Istotą innowacji jest komponent 2,2,2-trifluoro-N-metyloacetamid. On wykorzystuje ujemne elektrycznie cechy fluoru w celu „konstrukcji o wiele bardziej stabilnego styku baterii”.
Michał Duszczyk
Reklama
Z tego artykułu poznasz:
- Jakie rezultaty w obszarze akumulatorów przedstawiły chińskie i koreańskie ekipy badawcze?
- W jaki sposób technologie akumulatorów półprzewodnikowych mogą wpłynąć na dystans, jaki mogą pokonać pojazdy elektryczne?
- Jakie zamierzenia względem produkcji mają aktualnie czołowi wytwórcy w sektorze akumulatorów?
Chińscy badacze dokonali postępu, który może przekształcić sektor pojazdów elektrycznych i zasobników energii – opracowali rozwiązanie oparte na fluorowanych elektrolitach żelowych głębokiego eutektyku (DEGEs), które umożliwia akumulatorom litowym utrzymanie ponad 80 procent pojemności energetycznej nawet po 2500 okresach ładowania, przy generalnej niezmiennej pracy przekraczającej 9000 godzin.
Reklama Reklama
Eksperci z Uniwersytetu Nankai efekty swoich badań opisali na stronach szanowanego periodyku „Journal of the American Chemical Society”. Może to być innowacja, choć to tylko jeden z licznych frontów globalnej rywalizacji o przewagę w technologiach energetycznych następnej generacji.
Nad czym pracują eksperci?
Istotą innowacji jest komponent 2,2,2-trifluoro-N-metyloacetamid. On wykorzystuje ujemne elektrycznie cechy fluoru w celu „konstrukcji o wiele bardziej stabilnego styku baterii”. Jak zaznaczają badacze, rozwiązuje to zasadnicze kwestie bezpieczeństwa normalnych akumulatorów litowych – przede wszystkim możliwość przecieku, samozapłonu oraz tworzenia się groźnych dendrytów w trakcie ładowania. Nowy system zademonstrował niezmienność przez 300 cykli nawet w podwyższonej temperaturze 80°C. Dr Tianfei Liu z Nankai zaznaczył, że „precyzyjne projektowanie molekularne” pozwoliło usprawnić „trwałość cykliczną oraz bezpieczeństwo termiczne”.
Odkrycie wpisuje się w ogólnoświatową tendencję – przewidywania wskazują, że rynek jedynie elektrolitów fluorowanych może osiągnąć wartość 3,4 mld dol. do 2031 r., stymulowany żądaniem na bezpieczniejsze akumulatory. Aktualnie jednak zespół z Nankai nie poinformował o dokładnych harmonogramach wprowadzeń produkcyjnych lub kooperacji z przemysłem. Można przypuszczać jednak, że naukowcy nie będą ociągać się, Chiny konkurują bowiem o dominację na rynku akumulatorowym z Koreą Południową i USA. I to właśnie koreańskie ekipy zakomunikowały niedawno dwa istotne rezultaty. Eksperci z Korea University zaprezentowali nadzwyczaj cienką powłokę z jonów srebra, która powstrzymuje formowanie dendrytów, która umożliwia utrzymanie 96 proc. pojemności akumulatora po 1300 cyklach oraz zapewnia niezmienność przez ponad 2000 godzin. Z kolei połączone siły Ulsan National Institute of Science & Technology, Korea University i Korea Institute of Science and Technology opracowały hybrydową elektrodę, która łączy grafit z warstwami nano specjalnego związku, co uniemożliwia gromadzeniu się tzw. martwego litu w trakcie szybkiego ładowania. Efekt? Ponad czterokrotnie większa pojemność przy szybkim ładowaniu i utrzymanie 70 proc. pojemności po 1000 cykli.
Zasięg elektryków znacznie się zwiększy?
Na tego typu zmiany oczekuje sektor motoryzacyjny. Obie koreańskie techniki mają być kompatybilne z obecną wytwórczością samochodów elektrycznych, a ich możliwości sugerują o zasięgu blisko 1 tys. km przy czasie ładowania w czasie krótszym niż 10 minut.
Prawdziwy postęp w zasilaniu „elektryków” może nadejść wraz z rozwojem tzw. akumulatorów półprzewodnikowych (SSD). Inżynierowie z UC Riverside prowadzą badania nad kluczowym surowcem ceramicznym w tej technologii (tlenek litu-lantanu-cyrkonu-tantalu), którego przewodność termiczna wynosi aż blisko 250 razy mniej niż miedzi. Jednocześnie nad SSD pracują chińskie ekipy z Instytut Fizyki Chińskiej Akademii Nauk oraz z Uniwersytet Tsinghua. Mnogość wskazuje na to, że pokonały one już przeszkodę w tej technologii i będą w stanie wyprodukować ogniwa ważące zaledwie 100 kg, zapewniające dwa razy większe zasięgi (ok. 1000 km).
Chiński wytwórca samochodów Chery już kilkanaście dni temu przedstawił prototyp komponentu akumulatora półprzewodnikowego o gęstości energii aż 600 Wh/kg. To ponad dwukrotnie więcej niż aktualne (250-300 Wh/kg) w akumulatorach litowo-jonowych. Inżynierowie wierzą, że możliwy będzie realny zasięg 1300, a nawet 1500 km. Prototyp już przeszedł ekstremalne testy bezpieczeństwa – działał prawidłowo nawet po wbiciu gwoździa i przewierceniu wiertarką, nie wydzielając dymu ani płomienia. Chery planuje wytwórczość pilotażową w 2026 r., a rok później – masową. Rywalizacja jest warta zachodu. Rynek SSD ma osiągnąć do 2030 r. wartość 34 mld dol. (to ponad 10 proc. całego rynku akumulatorów). Są jednak również bariery, a główną pozostaje koszt – dziś akumulatory SSD są niemal 2 razy droższe od litowo-jonowych.
