Paprastos uolienos gali tapti nauja elektromobilių akumuliatorių gamybai naudojama medžiaga

Elektromobilių pardavimai pamažu auga, tačiau dar platesniam jų naudojimui trukdo didelė kliūtis – dabartinių ličio jonų akumuliatorių trūkumai. Jie yra brangūs, o litis – aplinkai nepalanki medžiaga, kurios pasiūla yra ribota. Nors ličio geležies fosfato akumuliatoriai pašalina kai kuriuos šios technologijos trūkumus, naujas atradimas visiškai pašalina ličio poreikį.

Sukurta nauja medžiaga

Danijos technikos universiteto (DTU) mokslininkas Mohamadas Khoshkalamas sukūrė daug žadančią naują medžiagą kietakūniams akumuliatoriams, kuri gali atitikti visus reikalavimus – talpą, saugumą, ekologiškumą ir mažą kainą.

Šią medžiagą iš esmės sudaro uolienose randami elementai, ypač kalio ir natrio silikatai, kurie yra vieni gausiausių Žemės plutoje esančių mineralų. Be to, jai nereikia brangių metalų, pavyzdžiui, kobalto, kurie šiuo metu reikalingi norint užtikrinti tinkamą ličio jonų akumuliatoriaus talpą ir ilgaamžiškumą.

Ši pieno baltumo, plona kaip popierius medžiaga puikiai tinka kaip kietosios būsenos elektrolito sluoksnis akumuliatoriaus elemente. Tradicinėse ličio jonų baterijose naudojami skysti elektrolitai, kurie leidžia ličio jonams tekėti tarp katodo ir anodo ir generuoti srovę. Tačiau skystieji elektrolitai turi trūkumų, pavyzdžiui, galimą nuotėkį. Kietakūniai elektrolitai yra saugesni ir gali pagerinti eksploatacines savybes.

Naujasis elektrolitas turi daug privalumų

Khoshkalamo elektrolitas taip pat praleidžia jonus maždaug 40 °C temperatūroje, kuri yra artima kambario temperatūrai. Tai reiškia, kad jį naudojančius akumuliatorius būtų galima gaminti įprastomis sąlygomis, o ne brangiuose įrenginiuose, kuriuose reikia itin kontroliuojamos aplinkos ar didelio karščio. Be to, medžiaga neigiamai nereaguoja į drėgmę.

Elektrolito pavertimas tinkamu naudoti akumuliatoriaus pavidalu yra kelių etapų procesas. Khoshkalamas sukuria kalio silikato miltelius, sumaišo juos į tirpalą ir išvynioja į popieriaus plonumo sluoksnius. Tada šie sluoksniai formuojami į ilgas, plonas, iki 10 metrų ilgio baltas juostas ir kruopščiai išdžiovinami. Galiausiai juostos perkeliamos į specialią dėžutę, kur surenkamos į pilnus kietojo kūno baterijų elementus su anodo ir katodo komponentais.

Šiuose silikatuose esantys kalio ir natrio jonai yra šiek tiek didesni ir sunkesni už ličio jonus, todėl jie ne taip lengvai teka. Tačiau Khoshkalamas turi neatskleistą „receptą“, kaip padidinti jų laidumą labiau, nei paprastai pasiekiama su ličiu. Jo atlikti pradiniai bandymai rodo, kad kietosios būsenos elektrolitas pasižymi geromis eksploatacinėmis savybėmis.

Žinoma, prireiks laiko, kad ši medžiaga taptų realiais elektromobilių. Ši technologija vis dar nauja, palyginti su ličio jonų technologija, kurios komercializavimas užtruko daugiau nei du dešimtmečius ir kuri toliau tobulėja. Kyla gamybos mastelio didinimo problemų, be to, reikės naujų akumuliatorių konstrukcijų, optimizuotų kietosios būsenos elektrolitams.

Vis dėlto Khoshkalamo komanda siekia per porą metų sukurti demonstracinį akumuliatorių, kad įmonėms pademonstruotų medžiagos potencialą. Silikatų mineralai užima 90 proc. Žemės, todėl iš esmės yra neribotos pigių, ekologiškų baterijų sudedamųjų dalių atsargos, kurios tik ir laukia, kol bus panaudotos. Tačiau didžiausia kliūtimi gali tapti šio pažado įgyvendinimas, kad visa tai neišblėstų, kaip daugelyje ankstesnių bandymų.