Odblokowanie potencjału baterii półprzewodnikowych: Przezwyciężając ograniczenia żywotności
Baterie półprzewodnikowe mają potencjał rewolucjonizowania przemysłu pojazdów elektrycznych (EV) poprzez zwiększenie pojemności energetycznej, bezpieczeństwa i trwałości w porównaniu do konwencjonalnych baterii litowo-jonowych. Jednakże, ich powszechne stosowanie jest utrudnione przez ograniczoną żywotność, głównie spowodowaną wzrostem dendrytów litu między biegunami baterii podczas ładowania.
Badacze z Max Planck Institute for Polymer Research analizują procesy, które skracają żywotność baterii półprzewodnikowych, aby opracować bardziej trwałe alternatywy. Ich odkrycia mogą otworzyć drogę dla następnej generacji baterii, które znacznie zwiększą zasięg samochodów elektrycznych i uczynią je bezpieczniejszymi.
Baterie półprzewodnikowe są całkowicie wykonane z materiałów stałych i nie posiadają płynnego medium między swoimi biegunami, jak dzisiejsze baterie. Taki projekt pozwala im przechowywać więcej energii elektrycznej i sprawia, że są mniej łatwopalne. Dodatkowo, elektrolity ciał stałych umożliwiają tym bateriom wytrzymanie większej liczby cykli rozładowania i ładowania niż baterie litowo-jonowe. Nie cierpią one na korozję elektrod spowodowaną chemikaliami zawartymi w płynnym elektrolicie ani na tworzenie się warstw stałych w elektrolicie, które pogarszają żywotność baterii.
Mimo tych zalet, baterie półprzewodnikowe wciąż nie są szeroko stosowane w pojazdach elektrycznych ze względu na ograniczoną żywotność. Wzrost dendrytów litu, które są rozgałęzione i przypominają drzewa formacje metalu, powoduje zwarcia w baterii po określonej liczbie cykli ładowania. Zrozumienie sposobu występowania tych zwarciami i znalezienie sposobów ich zapobiegania może znacznie wydłużyć żywotność baterii półprzewodnikowych.
Niektóre firmy już pracują nad komercjalizacją baterii półprzewodnikowych do stosowania w “hipersamochodach” elektrycznych i sieciach energetycznych w ciągu pięciu najbliższych lat. Na przykład naukowcy z University of California, San Diego, we współpracy z gigantem elektroniki LG, opracowali nową baterię z ciałem stałym, z wykorzystaniem krzemu, które wstępne testy pokazują, że jest bezpieczna, trwała i gęsta energetycznie. Badacze zamierzają wprowadzić swoje pierwsze komercyjnie istotne produkty do 2025 roku i osiągnąć szerokie wprowadzenie na rynek do 2030 roku.
Podsumowując, baterie półprzewodnikowe mają ogromny potencjał dla przyszłości pojazdów elektrycznych i innych zastosowań, ale ich ograniczona żywotność stanowi poważne wyzwanie. Kontynuowane badania i prace rozwojowe, takie jak te prowadzone przez Max Planck Institute for Polymer Research i University of California, San Diego, są kluczowe dla odblokowania pełnego potencjału tej obiecującej technologii. W miarę jak naukowcy lepiej rozumieją procesy ograniczające żywotność baterii półprzewodnikowych i opracowują sposoby ich przezwyciężania, niedługo możemy zobaczyć nową erę bezpieczniejszych, dłużej działających i bardziej efektywnych rozwiązań przechowywania energii.
