Szybkie ładowanie pojazdów elektrycznych dalekiego zasięgu: Nowa bateria ładuje się w pełni w 15 minut przy 1 747,6 W/kg

Baterie litowo-metalowe obiecują przechowywać znacznie więcej energii i działać w trudniejszych warunkach niż konwencjonalne baterie litowo-jonowe, które zasilają większość nowoczesnej elektroniki. Jednak osiągnięcie ich pełnego potencjału komercyjnego było utrudnione przez powolny, nieefektywny ruch elektronów i jonów przez granicę między elementami strukturalnymi baterii a elektrolitem, proces znany jako transfer ładunku. Gdy transfer ten jest powolny, wywołuje niepożądane reakcje chemiczne, które tworzą dendryty - niebezpieczne, przypominające igły metaliczne narośla, które rujnują wydajność baterii, a nawet mogą powodować nagłe pożary lub eksplozje podczas ultraszybkiego ładowania.

Aby przezwyciężyć to poważne ograniczenie, zespół naukowców, głównie z Uniwersytetu Nauki i Technologii w Chinach, przeprojektował elektrolit baterii na poziomie molekularnym. W czasopiśmie Nature Energy zespół odkrył sposób na przyspieszenie transferu ładunku poprzez restrukturyzację cząsteczek rozpuszczalnika w płynie.

Zamiast standardowej konfiguracji, naukowcy ułożyli cząsteczki tak, aby tworzyły płaskie, wysoce zorganizowane ścieżki, które nazwali płaskimi kanałami elektronowymi. Ten unikalny projekt strukturalny tworzy znacznie silniejsze i bardziej wydajne wiązanie między poruszającymi się elektronami a jonami litu. Usprawniając to połączenie, nowo zaprojektowane kanały znacznie przyspieszają podstawowe reakcje chemiczne i eliminują powolne warunki, które tworzą niebezpieczne dendryty.

Gdy zespół przetestował opracowany przez siebie elektrolit w rzeczywistych, przemysłowych ogniwach baterii litowo-metalowych, wyniki okazały się bardzo pomyślne. Płaskie kanały elektronowe pozwoliły bateriom stabilnie i bezpiecznie osiągnąć 100% w 15 minut przy gęstości mocy ładowania 1 747,6 W/kg.

Badania te stanowią niezawodny plan pokonania ekstremalnych przeszkód elektrochemicznych, które obecnie powstrzymują akumulatory nowej generacji o dużej pojemności przed wejściem na rynki konsumenckie. Jeśli ta technologia zostanie skomercjalizowana, możemy zobaczyć pojazdy elektryczne o większym zasięgu i szybszym ładowaniu.