Vokietijos Miuncheno technikos universiteto (TUM) tyrėjai pranešė apie reikšmingą pasiekimą, kuris gali iš esmės pakeisti kietojo kūno baterijų ateitį.
Šios baterijos jau seniai laikomos perspektyvia alternatyva tradicinėms ličio jonų baterijoms, jos ne tik saugesnės, nes nereikalauja degių skysčių, bet ir leidžia sukaupti kur kas daugiau energijos mažesniame tūryje.
Nauja medžiaga, sukurta TUM ir „TUMint.Energy Research“ komandos, pasižymi rekordiniu jonų laidumu ir žada reikšmingai pagreitinti baterijų įkrovimo laiką.
Tyrėjai sukūrė naują medžiagą, sudarytą iš ličio, antimono ir nedidelio kiekio skandžio. Ši kompozicija leido pasiekti daugiau nei 30 proc. didesnį ličio jonų judėjimo greitį nei bet kurioje iki šiol žinomoje alternatyvoje. Rezultatas – gerokai efektyvesnė baterijos įkrova ir potencialiai mažesnės energijos sąnaudos.
Komandai vadovavęs profesorius Thomas F. Fässler paaiškina, kad dalis ličio atomų buvo pakeisti skandžio atomais, o tai pakeitė medžiagos kristalinę struktūrą. Tokiu būdu susiformavo vadinamosios „vakančios vietos“, tarpai kristale, kurie palengvina ir paspartina ličio jonų judėjimą.
Šis struktūrinis pokytis sukūrė sąlygas naujam pasauliniam rekordui laidumo srityje.
Tokie įspūdingi rezultatai iš karto pareikalavo itin atsargaus patvirtinimo. Kadangi naujoji medžiaga laidžiai perduoda ne tik jonus, bet ir elektros srovę, reikėjo koreguoti matavimo metodiką.
Šiam etapui buvo pasitelkta TUM Technikos elektrokemijos katedros komanda, vadovaujama profesoriaus Huberto Gasteigerio. Tyrimo bendraautorius Tobias Kutsch pažymėjo, kad medžiagos laidumas kėlė nemažai iššūkių, todėl tyrėjams teko taikyti naujus metodus, kad rezultatai būtų patikimi.
Pasak profesoriaus Fässlerio, tyrimas atveria ne tik naujus teorinius horizontus, bet ir praktines perspektyvas.
„Nors šiandien mūsų atradimas yra pagrindinės medžiagotyros sritis, jis gali tapti šablonu, kurį galėsime taikyti įvairiems cheminių elementų deriniams. Medžiagos, kurios laidžios tiek jonams, tiek elektronams, turi didžiulį potencialą kaip priedai elektrodams.“
Dėl reikšmingų praktinių galimybių TUM jau pateikė paraišką patentui. Be išskirtinio laidumo, naujoji medžiaga pasižymi ir terminiu stabilumu, o jos gamyba galima naudojant įprastus cheminius metodus. Tai reiškia, kad gamybinė integracija gali būti greitesnė nei daugumos eksperimentinių medžiagų atveju.
Tyrimo pirmoji autorė, Jingwen Jiang iš „TUMint.Energy Research“, pabrėžia, kad atradimas neapsiriboja vien ličio-antimono sistema. Tas pats principas gali būti taikomas ir, pavyzdžiui, ličio-fosforo junginiams. Įdomu tai, kad ankstesni laidumo rekordai buvo pasiekti naudojant daug sudėtingesnes formules su penkiais papildomais elementais, tuo tarpu šiuo atveju pakako tik vieno naujo komponento, skandžio.
Anot Jiang, tai leidžia manyti, kad naujai atrasta formulė gali tapti kertiniu atramos tašku plečiant laidumo galimybes ir kitose medžiagose. Nors iki realaus pritaikymo baterijų celėse dar laukia ilgas testavimo kelias, specialistai neslepia optimizmo, ši medžiaga gali įnešti esminį lūžį į tai, kaip saugiai ir efektyviai saugoma energija ateities prietaisuose.
