Η Κίνα αγκαλιάζει την επόμενη γενιά της επανάστασης της μπαταρίας στερεών στοιχείων με τεχνολογικές ανακαλύψεις

Σε μια σημαντική πρόοδο που θα μπορούσε να αναμορφώσει το μέλλον των ηλεκτρικών οχημάτων, οι Κινέζοι ερευνητές έχουν εντοπίσει έναν μηχανισμό πίσω από τις αποτυχίες των μπαταριών λιθίου στερεής κατάστασης.

Η Κίνα έχει αναδειχθεί σε παγκόσμιο ηγέτη στη βιομηχανία μπαταριών λιθίου.για να αγκαλιάσει τις τεχνολογίες μπαταρίας επόμενης γενιάς.

Οι μπαταρίες στερεού αέρα, οι οποίες θεωρούνται ευρέως ως μία από τις πιο ελπιδοφόρες λύσεις της επόμενης δεκαετίας, θα μπορούσαν να φέρουν επανάσταση στην αποθήκευση ενέργειας.Η επίλυση των τεχνικών τους εμποδίων παραμένει η μεγαλύτερη σημερινή πρόκληση.

ΕΠΙΤΡΑΦΗ ΤΗΣ ΠΡΟΤΑΣΗΣ

Σε αντίθεση με τα υγρά ηλεκτρολύματα που χρησιμοποιούνται στις συμβατικές μπαταρίες, τα στερεά ηλεκτρολύματα αγωνίζονται να απορροφήσουν τις πιέσεις που προκαλούνται από την επέκταση και συρρίκνωση του λιθίου κατά τη διάρκεια των κύκλων φόρτισης.

Αυτές οι πιέσεις μπορούν να προκαλέσουν ρωγμές ή το σχηματισμό των δενδρίτων -- μικροσκοπικά,Οι μηχανισμοί που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, όπως οι μηχανισμοί που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, έχουν δομές σαν βελόνα που μπορούν να προκαλέσουν βραχυκυκλώματα, θέτοντας έτσι μεγάλες προκλήσεις στην εκβιομηχάνιση της τεχνολογίας..

Στην νέα τους μελέτη,Οι ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Tongji και το Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Τεχνολογίας Huazhong διαπίστωσαν ότι οι αποτυχίες της μπαταρίας στενής κατάστασης συνδέονται στενά με την κόπωση του κύκλου του ανωτού μετάλλου λιθίου.

Παρατήρησαν επίσης ότι αυτή η κόπωση ακολουθεί σαφώς καθορισμένες μηχανικές αρχές, όπως το να λυγίζει κανείς επανειλημμένα ένα κλιπ, το αποδυναμώνει μέχρι να σπάσει τελικά.

Αυτή η ανακάλυψη, που δημοσιεύθηκε την Παρασκευή στο περιοδικό Science,παρέχει ποσοτικό πλαίσιο για την πρόβλεψη των κύκλων ζωής της μπαταρίας και ανοίγει νέες οδούς για τον σχεδιασμό συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας μεγαλύτερης διάρκειας.

"Η εργασία αναγνωρίζει τη σημασία της κόπωσης στις επιδόσεις των ανωδών μετάλλου λιθίου στις μπαταρίες στερεού αέρα", σημείωσαν οι Jagjit Nanda και Sergiy Kalnaus, δύο Αμερικανοί επιστήμονες μπαταριών,από την άποψη της έρευνας.

Η ΕΠΟΛΥΣΗ ΤΗΣ ΑΤΕΡΙΑΣ

Η έρευνα αυτή υπογραμμίζει τις διαρκείς επενδύσεις στην Ε&Α της Κίνας στην ηλεκτροχημική τα τελευταία χρόνια.Αυτές οι ανακαλύψεις τροφοδοτούν τώρα την βιομηχανική άκρη της Κίνας και θέτουν το έδαφος για να επαναλάβει η χώρα την επιτυχία της στην επικείμενη επανάσταση στην τεχνολογία μπαταριών..

Οι μπαταρίες στερεού αέρα, οι οποίες χρησιμοποιούν στερεά ηλεκτρολύτες αντί υγρών, επιτυγχάνουν πολύ υψηλότερη πυκνότητα ενέργειας (έως 500 Wh/kg) από τις παραδοσιακές μπαταρίες υγρών ιόντων λιθίου (200-300 Wh/kg).Αυτό παρέχει περισσότερη ενέργεια στον ίδιο όγκο και μειώνει το μέγεθος της μπαταρίας.

Διαθέτουν επίσης καλύτερη θερμική σταθερότητα, μη εύφλεκτοτητα και μη κίνδυνο διαρροής υγρού, μειώνοντας σημαντικά τον κίνδυνο αυτοκαύσης και έκρηξης.

Ο Ouyang Minggao, ειδικός σε συστήματα νέας ενέργειας και καθηγητής στο Πανεπιστήμιο Tsinghua,προβλέπεται ότι η επίτευξη πυκνότητας ενέργειας 500 Wh/kg θα εξαρτηθεί από κρίσιμες εξελίξεις στην επιστήμη των υλικώνΤο 2027 αναμένεται να αποτελέσει κρίσιμη χρονιά για τις πρωτοποριακές καινοτομίες.

Οι κινεζικοί γίγαντες των μπαταριών CATL και BYD έχουν θέσει το 2027 ως στόχο τους για την παραγωγή μπαταριών στερεού αέρα σε μικρή κλίμακα.

Οι επιστημονικές ομάδες εντείνουν τη συνεργασία τους με τις πρωτοποριακές εταιρείες μπαταριών για την επιτάχυνση της εμπορευματοποίησης των τεχνολογιών.

Το Ινστιτούτο Προηγμένης Τεχνολογίας του Σενζέν, που ανήκει στην Κινεζική Ακαδημία Επιστημών, υπέγραψε συμφωνία συνεργασίας με την BYD, με επίκεντρο τομείς αιχμής, όπως οι μπαταρίες στερεού αέρα.

Ο Sun Huajun, Διευθυντής Τεχνολογίας του τμήματος μπαταριών της BYD, προέβλεψε ότι οι μπαταρίες στερεού αέρα θα επιτύχουν μεγάλης κλίμακας εφαρμογή γύρω στο 2030.

Το πλεονέκτημα της Κίνας στην μαζική παραγωγή μπαταριών πλήρους στερεού συστήματος έγκειται στην τεράστια βιομηχανία και την κλίμακα της αγοράς.

"Με την πιο ολοκληρωμένη βιομηχανική αλυσίδα, τη μεγαλύτερη αγορά και τους περισσότερους ερευνητές, είμαστε πολύ σίγουροι για την προσέγγιση και το χάρτη πορείας της Κίνας για αυτή την τεχνολογία", δήλωσε ο Zu Sijie,αντιπρόεδρος της SAIC Motor.