Очекује се да ће гума заменити традиционалне материјале и постати кључни материјал за следећу генерацију чврстих батерија

Да би електрична возила (ЕВ) постала популарна, потребне су им исплативије, безбедније и дуготрајније батерије које не експлодирају и не штете животној средини током употребе. Истраживачи са Института за технологију Џорџије су можда пронашли обећавајућу алтернативу конвенционалним литијум-јонским батеријама:гума.

Еластомери или синтетичка гума се широко користе у потрошачким производима и напредним технологијама као што су електроника која се може носити и мекани роботи због својих супериорних механичких својстава. Истраживачи су открили да када се материјал формулише у 3Д структуру, он делује као супер-пут за брзи транспорт литијум јона, са супериорном механичком чврстоћом која омогућава батеријама да се пуне дуже и иду даље. Истраживање је спроведено у сарадњи са Корејским напредним институтом за науку и технологију и објављено је у часопису Натуре.

У конвенционалној литијум-јонској батерији, јони се померају помоћу течног електролита. Међутим, такве батерије су инхерентно нестабилне: чак и најмања оштећења могу процурити у електролите, што може довести до експлозије или пожара. Безбедносни проблеми су приморали индустрију да се фокусира на чврсте батерије, које се могу направити коришћењем неорганских керамичких материјала или органских полимера.
„Већина индустрија је фокусирана на изградњу неорганских чврстих електролита. Али их је тешко направити, скупи и нису еколошки“, каже Сеунг Воо Лее, ванредни професор на Машинској школи Џорџа В. Вудрафа који је био део истраживачког тима који је утврдио да је органски полимер на бази гуме супериорнији од других материјала. Чврсти полимерни електролити и даље привлаче велико интересовање због ниске цене производње, нетоксичних и меких својстава. Међутим, конвенционални полимерни електролити немају довољну јонску проводљивост и механичку стабилност да би осигурали поуздан рад чврстих батерија.
Нови 3д дизајн доноси скок у густини енергије и перформансама
xгумаелектролити за решавање уобичајених проблема (спор транспорт литијум јона и лоша механичка својства). Кључни пробој је био да се омогући материјалима да формирају тродимензионалне (3Д) међусобно повезане пластичне кристалне фазе у робусној гуменој матрици. Ова јединствена структура доноси високу јонску проводљивост, одлична механичка својства и електрохемијску стабилност.
Гумени електролит се може направити на ниским температурама коришћењем једноставног процеса полимеризације који производи чврсту и глатку везу на површини електроде. Ова јединствена својства гуменог електролита спречавају раст литијум дендрита и омогућавају брже кретање јона, омогућавајући чврстим батеријама да поуздано раде чак и на собној температури.
Гума, који се свуда користи због својих високих механичких својстава, омогућиће нам да правимо јефтиније, поузданије и безбедније батерије. Већа јонска проводљивост значи да можете да померате више јона у исто време, а повећањем специфичне енергије и густине енергије ових батерија, можете повећати домет електричног возила.

Истраживачи сада раде на начинима да побољшају перформансе батерије, повећавајући време њеног циклуса и смањујући време пуњења кроз бољу јонску проводљивост. До сада су њихови напори резултирали два побољшања у перформансама/време циклуса батерије.

Овај рад би могао да побољша репутацију Грузије као центра за иновације за електрична возила. СК Инноватион, глобална енергетска и петрохемијска компанија, финансира додатна истраживања електролитних материјала у оквиру своје текуће сарадње са Институтом на изградњи солид-стате батерија следеће генерације које су безбедније и енергетски интензивније од традиционалних литијум-јонских батерија. СК Инноватион је недавно најавио изградњу нове фабрике батерија за електрична возила у Комерсу, Џорџија, за коју се очекује да ће производити 21,5 гигават сати литијум-јонских батерија годишње до 2023. године.
Потпуно чврсте батерије могле би увелико побољшати километражу и сигурност електричних возила. Брзорастуће компаније које се баве батеријама, укључујући СК Инноватион, виде комерцијализацију потпуно солид-стате батерија као промену игре на тржишту електричних возила. Киоунгхван Цхои, директор Центра за истраживање батерија следеће генерације компаније СК Инноватион, рекао је: „Постоје велике наде за брзу примену и комерцијализацију потпуно чврстих батерија кроз пројекат који је у току у сарадњи са СК ​​Инноватион и професором Сеунг Воо Леејем са Института Џорџије. технологије“.