Kautxuak material tradizionalak ordezkatuko dituela espero da, hurrengo belaunaldiko egoera solidoko baterien funtsezko materiala bihurtzeko

Ibilgailu elektrikoak (EV) ohikoak izan daitezen, erabileran zehar lehertzen edo ingurumena kaltetzen ez duten bateriak errentagarriak, seguruagoak eta iraupen luzekoak behar dituzte. Baliteke Georgiako Teknologia Institutuko ikertzaileek litio-ioizko baterien alternatiba itxaropentsu bat aurkitu izana:kautxua.

Elastomeroak edo kautxu sintetikoa oso erabiliak dira kontsumo-produktuetan eta teknologia aurreratuetan, hala nola elektronika eramangarriak eta robot bigunak, propietate mekaniko bikainak direla eta. Ikertzaileek aurkitu dute materiala 3D egitura batean formulatzen denean, litio ioi azkar garraiatzeko superautobide gisa jokatzen duela, bateriak denbora gehiago kargatzeko eta urrunago joan ahal izateko gogortasun mekaniko handia duela. Ikerketa Koreako Zientzia eta Teknologia Institutu Aurreratuarekin batera egin da eta Nature aldizkarian argitaratu da.

Litio-ioizko bateria konbentzional batean, ioiak elektrolito likido batek mugitzen ditu. Hala ere, bateria horiek berez ezegonkorrak dira: kalterik txikiena ere elektrolitoetara isur daiteke, eztanda edo sutea eraginez. Segurtasun-kezkak industria egoera solidoko piletan zentratzera behartu dute, zeramikazko material ez-organikoak edo polimero organikoak erabiliz egin daitezkeenak.
"Industria gehienak elektrolito solido ez-organikoak eraikitzera bideratzen dira. Baina egiteko zailak dira, garestiak eta ez dira ingurumena errespetatzen ", dio Seung Woo Lee-k, George W. Woodruff Ingeniaritza Mekanikoko Eskolako irakasle elkartuak, eta ikerketa-talde baten parte zen. kautxuan oinarritutako polimero organiko bat aurkitu zuen beste materialen gainetik. Polimero solidoen elektrolitoek interes handia izaten jarraitzen dute fabrikazio kostu baxuagatik, propietate ez-toxikoengatik eta bigunengatik. Hala ere, ohiko polimero elektrolitoek ez dute nahikoa eroankortasun ioniko eta egonkortasun mekanikorik egoera solidoko baterien funtzionamendu fidagarria bermatzeko.
3D diseinu eleberriak energia-dentsitatean eta errendimenduan jauzia ematen du
Georgia Tech ingeniariek erabili zutenkautxuaelektrolitoak ohiko arazoak konpontzeko (litio ioiaren garraio motela eta propietate mekaniko eskasak). Funtsezko aurrerapena materialei hiru dimentsioko (3D) elkarri lotutako fase kristalino plastikoak osatzea izan zen, gomazko matrize malkartsu batean. Egitura berezi honek eroankortasun ioniko handia, propietate mekaniko bikainak eta egonkortasun elektrokimikoa dakartza.
x
Kautxua, bere propietate mekaniko handiengatik edonon erabiltzen dena, bateria merkeagoak, fidagarriagoak eta seguruagoak egiteko aukera emango digu. Ioi-eroankortasun handiagoak esan nahi du ioi gehiago mugi ditzakezula aldi berean, eta bateria horien energia espezifikoa eta energia-dentsitatea handituz, ibilgailu elektrikoaren autonomia handitu dezakezu.

Ikertzaileak bateriaren errendimendua hobetzeko moduak lantzen ari dira, bere ziklo-denbora handituz eta karga-denbora murriztuz eroankortasun ioniko hobearen bidez. Orain arte, haien ahaleginek bi hobekuntza ekarri dituzte bateriaren errendimenduan/ziklo-denboran.

Lan honek Georgiaren ospea hobetu dezake ibilgailu elektrikoen berrikuntza gune gisa. SK Innovation, energia eta petrokimiko konpainia globala, elektrolito-materialei buruzko ikerketa gehigarriak finantzatzen ari da Institutuarekin etengabeko lankidetzaren baitan, litio-ioizko bateria tradizionalek baino seguruagoak eta energia-kontsumitzaileagoak diren hurrengo belaunaldiko egoera solidoko bateriak eraikitzeko. SK Innovation-ek duela gutxi iragarri du Commerce-n (Georgia) ibilgailu elektrikoen bateria-planta berri bat eraikitzea, eta urtean 21,5 gigawatt-orduko litio-ioizko bateriak ekoiztea espero da 2023rako.
Egoera solido osoko bateriak asko hobetu ditzakete ibilgailu elektrikoen kilometrajea eta segurtasuna. Bizkor hazten ari diren bateria-enpresek, SK Innovation barne, egoera solidoko baterien merkaturatzea ev merkaturako aldaketa gisa ikusten dute. Kyounghwan Choi, SK Innovation-en Next Generation Battery Research Center-eko zuzendariak, esan zuen: "Itxaropen handia dago egoera solido osoko bateriak azkar aplikatzeko eta merkaturatzeko abian den proiektuaren bidez, SK Innovation-ekin eta Georgia Institutuko Seung Woo Lee irakaslearekin elkarlanean. Teknologia".