Elastyczna bateria półprzewodnikowa zwiększa gęstość energii o 86%, zapewniając 1300 mil na jednym ładowaniu

Baterie półprzewodnikowe stopniowo wychodzą z fazy badawczej i trafiają do prototypów oraz produkcji małoseryjnej linie produkcyjne linii produkcyjnych.

Wiele dużych firm, takich jak CATL, Toyota, Samsung, BYD, Mercedes i inni, wyznaczyli rok 2027 jako kluczowy moment, w którym wypuszczą swoje pierwsze produkcyjne pojazdy elektryczne z prawdziwymi akumulatorami półprzewodnikowymi.

Oznacza to stały elektrolit, w przeciwieństwie do hybrydowych rozwiązań półprzewodnikowych w samochodach takich jak NIO ET7 z 95% stałym i 5% ciekłym elektrolitem. Zapowiedziane do tej pory akumulatory półprzewodnikowe oferują gęstość energii na poziomie około 400 Wh/kg, z teoretycznym potencjałem osiągnięcia 500 Wh/kg. To ponad dwukrotnie większa gęstość niż w przypadku najpopularniejszych akumulatorów LFP, które znajdują się we wszystkim, od pojazdów elektrycznych na rynku masowym, po popularną elektrownię Anker Solix, która jest obecnie dostępna z ponad 50% rabatem na liście Amazon Prime Big Deal.

Oprócz podwojenia zasięgu na jednym ładowaniu w tej samej przestrzeni, baterie półprzewodnikowe są również z natury bezpieczniejsze, ponieważ zawierają mniej reaktywne komponenty w porównaniu do tych z łatwopalnym ciekłym elektrolitem. Prawdziwa bateria półprzewodnikowa jest jednak dość droga, ponieważ elektrolit musi zostać stopiony z elektrodą pod wysokim ciśnieniem i w wysokiej temperaturze, co skutkuje słabszym kontaktem między warstwami i zmniejsza wydajność transportu litowo-jonowego.

Uniemożliwia to wykorzystanie pełnego potencjału baterii półprzewodnikowych, dlatego też badacze metali z Chińskiej Akademii Nauk opracowali przełomowe rozwiązanie w zakresie elektrolitu do baterii półprzewodnikowych.

Usunęli oni "ciało stałe" z elektrolitu półprzewodnikowego, opierając go na elastycznym polimerze, który zawiera grupy etoksylowe i aktywne krótkie łańcuchy siarki zaprojektowane w celu zwiększenia przewodnictwa jonów i połączenia z katodą w skali molekularnej.

Powstały w ten sposób elektrolit polimerowy w katodzie kompozytowej nie tylko zwiększył gęstość energii ogniwa półprzewodnikowego o aż 86% ze względu na zmniejszoną rezystancję transferu, ale także może się zginać. W rzeczywistości elastyczny system baterii półprzewodnikowych może wytrzymać 20 000 ruchów zginających, zwiększając swoją odporność na uderzenia i profil bezpieczeństwa bardziej niż konwencjonalne siarczkowe baterie półprzewodnikowe, takie jak te, które Samsung lub Toyota przygotowują do komercjalizacji w 2027 roku.

Taki wzrost gęstości energii zasadniczo oznaczałby, że Mercedes EQB z prawdziwym akumulatorem półprzewodnikowym, który obecnie przechodzi testy zasięgu, może być w stanie pokonać ponad 1300 mil na jednym ładowaniu. Co więcej, bateria półprzewodnikowa z elastycznym elektrolitem polimerowym zwiększyłaby żywotność i bezpieczeństwo pojazdów elektrycznych, gdyby można ją było produkować na wystarczającą skalę, aby obniżyć koszty produkcji do konkurencyjnego poziomu.