În vreme ce în ziua de azi bateriile Siliciu-Carbon par Sfântul Graal al terminalelor portabile, ei bine, ne întrebăm și... ce vine după. Oamenii de știință au aflat ce e în neregulă cu bateriile solid state și de ce dau ele chix de obicei.
Bateriile solid state păreau să fie viitorul bateriilor din gadgeturile care ne înconjoară. Implică un electrolit solid între doi electrozi. Designul oferă multiple avantaje față de o baterie clasică, convențională, pe bază de Litiu-Ion și electrolit lichid. Printre avantaje se numără densitatea energetică mai mare, încărcarea mai rapidă și siguranța crescută.
Totuși, aceste baterii au o problemă MARE. E vorba despre... dendrite. Dacă ai chiulit de la ora de chimie anorganică, află că e vorba despre mici structuri din cristal care încep să crească din anodul de Litiu. Au forma unui copac, dacă le vezi la microscop, și ele tind să găurească electrolitul solid și să provoace scurtcircuite. Oamenii de știință studiază de ani buni cum se întâmplă asta și cum sparg dendritele electrolitul solid din ceramică.
Teoretic, ele sunt moi ca un jeleu, dar totuși pot trece prin acel electrolit solid. O echipă de cercetători a aflat totuși, în sfârșit, răspunsul, după un studiu amplu la Institutul Max Planck. Echipa a creat o metodă complexă de a pregăti mostrele și materialele. Ei au analizat cu atenție modul în care se face încărcarea bateriei solid state în condiții de vid și la temperaturi foarte scăzute, pentru a scăpa de interferențele aduse de aer, oxigen sau apă.
Metalul moale, litiul, a fost capabil să penetreze structura rigidă din ceramică, după modelul jetului de apă care străpunge o stâncă. Bun, și acum soluția. Cercetătorii au sugerat întărirea electrolitului din ceramică pentru a-l face mai dur și să nu se crape astfel. Apoi este acoperirea electrodului din litiu cu straturi protectoare, pentru a reduce formarea de dendrite.
Deocamdată, totul e în faza incipientă și se studiază soluții. Bateriile Li-Ion sunt deja depășite, datează din anii 1960 și e nevoie de o revoluție. Samsung SDI, spre exemplu, a anunțat deja că va lansa baterii solid state în masă în 2027. Vehiculele electrice sunt principalele beneficiare.
La final v-am lăsat și o explicație mai simplă a bateriei solid state:
O baterie solid-state este, pe scurt, o baterie în care o parte care în mod normal este lichidă a fost înlocuită cu una solidă.
Gândește-te la bateria unui telefon ca la un sandwich:
- ai două „felii” - anodul și catodul, unde este stocată energia;
- între ele există un material numit electrolit, prin care se deplasează ionii de litiu atunci când bateria se încarcă sau se descarcă.
În bateriile Li-ion obișnuite din telefoane și mașini electrice, electrolitul este în general lichid sau sub formă de gel. Într-o baterie solid-state, acest electrolit este solid - poate fi un material ceramic, un polimer sau alt compus solid. Electroliții lichizi din bateriile Li-ion pot fi inflamabili. Un electrolit solid poate reduce acest risc și poate permite folosirea unor materiale pentru anod care cresc și mai mult densitatea energetică.
Problema este că bateriile solid-state sunt mult mai greu și mai scump de produs la scară mare. Trebuie să funcționeze bine după sute sau mii de cicluri de încărcare, la temperaturi diferite și fără să apară defecte între straturile bateriei.
