Μια ομάδα ερευνητών ισχυρίστηκε ότι βρήκε την αιτία των επαναλαμβανόμενων προβλημάτων βραχυκυκλώματος των μπαταριών μετάλλου λιθίου με στερεούς ηλεκτρολύτες.

Η ομάδα, η οποία αποτελείται από μέλη από το Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ και το Εθνικό Εργαστήριο Επιταχυντών SLAC, στοχεύει να προωθήσει την τεχνολογία μπαταριών, η οποία είναι ελαφριά, εύφλεκτη, ενεργειακά πυκνή και προσφέρει δυνατότητες γρήγορης φόρτισης.

Μια τέτοια μακροχρόνια λύση μπορεί να βοηθήσει να ξεπεραστούν τα εμπόδια όταν πρόκειται για την υιοθέτηση ηλεκτρικών οχημάτων σε όλο τον κόσμο.

Μια μελέτη που δημοσιεύτηκε στις 30 Ιανουαρίου στο περιοδικό Nature Energy περιγράφει διάφορα πειράματα σχετικά με το πώς τα ελαττώματα της νανοκλίμακας και η μηχανική καταπόνηση προκαλούν την αποτυχία των στερεών ηλεκτρολυτών.

Σύμφωνα με την ομάδα, το πρόβλημα οφείλεται στη μηχανική καταπόνηση, η οποία προκλήθηκε κατά την επαναφόρτιση των μπαταριών.

«Μόνο μέτρια εσοχή, κάμψη ή συστροφή των μπαταριών μπορεί να προκαλέσει νανοσκοπικά προβλήματα στα υλικά να ανοίξουν και το λίθιο να εισχωρήσει στον στερεό ηλεκτρολύτη προκαλώντας βραχυκύκλωμα», εξήγησε ο ανώτερος συγγραφέας της μελέτης και αναπληρωτής καθηγητής στο Stanford Doerr School of Sustainability.

Η πιθανότητα σκόνης ή άλλων ακαθαρσιών που υπάρχουν στο στάδιο της κατασκευής θα μπορούσε επίσης να προκαλέσει δυσλειτουργία των μπαταριών.

Η ευρεία χρήση κεραμικών υλικών πηγή στερεών ηλεκτρολυτών συνοδεύεται από πρόβλημα συσκευασίας. Παρόλο που επιτρέπουν τη γρήγορη μεταφορά ιόντων λιθίου και διαχωρίζουν τα δύο ηλεκτρόδια που αποθηκεύουν ενέργεια, είναι επιρρεπή στην ανάπτυξη μικροσκοπικών ρωγμών στην επιφάνειά τους.

Σε περισσότερα από 60 πειράματα, οι ερευνητές απέδειξαν ότι το κεραμικό υλικό αναπτύσσει «νανοσκοπικές ρωγμές, βαθουλώματα και ρωγμές, πολλών πλάτους λιγότερο από 20 νανόμετρα».

Σύμφωνα με την ομάδα, αυτά τα εγγενή κατάγματα ανοίγουν κατά τη γρήγορη φόρτιση, επιτρέποντας στο λίθιο να εισχωρήσει.

Η ομάδα πέτυχε αυτά τα αποτελέσματα εφαρμόζοντας έναν ηλεκτρικό ανιχνευτή σε στερεό ηλεκτρολύτη, δημιουργώντας μια μικροσκοπική μπαταρία και χρησιμοποιώντας ηλεκτρονικό μικροσκόπιο για να παρατηρήσει τη γρήγορη φόρτιση σε πραγματικό χρόνο.

Διαβάστε ακόμη: