Elektromobile, czyli EV, zyskały na popularności w ostatnich latach, ale do tej pory ich podróżowanie było ograniczone przez średni dystans, jaki mogą pokonać na jednym ładowaniu. Jednak naukowcy mogą znaleźć sposób na zwiększenie zasięgu EVs przed koniecznością ponownego naładowania ich baterii, co mogłoby pozwolić na przebycie nawet o kilkaset mil więcej. Nowe odkrycie opisano w artykule naukowym, który ukazał się w czasopiśmie Advanced Science.
Elektromobile stają się coraz bardziej popularne dzięki postępowi technologicznemu i wzrastającej świadomości dotyczącej wpływu samochodów benzynowych i diesla na środowisko. Elektromobile są zasilane za pomocą akumulatorów, a nie paliw kopalnych, co oznacza, że nie emitują gazów cieplarnianych ani zanieczyszczeń podczas codziennego użytkowania. Oczywiście emisję gazów cieplarnianych i zanieczyszczeń może nadal zapewniać wytworzenie energii elektrycznej, jeśli stosuje się źródła energii nierewalizowalne. Postęp w technologii baterii umożliwił zwiększenie pojemności akumulatorów litowo-jonowych, co pozwala elektromobilo w przejeżdżać na jednym ładowaniu coraz większe dystanse.
Teraz badacze odkryli sposób na pokonanie jeszcze większej odległości bez konieczności ładowania akumulatorów, wykorzystując mikroskopijne cząstki krzemu i elektrolity w postaci żelu. Krzem jest znany ze swojej wysokiej pojemności magazynowania energii, co czyni go idealnym składnikiem do zastosowania w bateriach. Jednak krzem może się rozszerzać nawet trzykrotnie podczas ładowania, a następnie kurczyć się podczas rozładowywania, co utrudnia jego wykorzystanie w bateriach.
Wykorzystanie mikroskopijnych cząstek krzemu o rozmiarze nanometrycznym rozwiązałoby ten problem, ale produkcja takich cząstek jest niezwykle droga i skomplikowana. W artykule autorzy proponują zastosowanie kompromisu: mikroskopijnych cząstek krzemu o większych rozmiarach, co jest bardziej praktyczne pod względem kosztów i procesu produkcyjnego.
Aby zapobiec rozszerzaniu się mikroskopijnego krzemu podczas ładowania, badacze proponują użycie elektrolitów z postaci żelowej. Żelowy elektrolit jest bardziej elastyczny niż ciekłe elektrolity, co oznacza, że w momencie rozszerzania się krzemu wewnętrzne naprężenia w baterii rozpraszają się bardziej skutecznie, co czyni baterię bardziej stabilną strukturalnie.
Badacze odkryli, że zastosowanie żelowego elektrolitu w połączeniu z mikroskopijnymi cząstkami krzemu o rozmiarze 5 mikrometrów pozwala na utrzymanie stabilności baterii. Odkryto również, że żel ma 40-procentowy wzrost gęstości energetycznej.
„To odkrycie przynosi nas bliżej do stworzenia prawdziwie wysokoenergetycznej baterii litowo-jonowej” – powiedział współautor artykułu, profesor chemii na Pohang University of Science and Technology w Korei Południowej, Soojin Park.
Dzięki tej innowacji elektromobile mogą w przyszłości przejechać jeszcze większy dystans na jednym ładowaniu, co mogłoby znacznie zwiększyć ich zasięg i atrakcyjność dla kierowców.
Elektromobile (EVs), czyli samochody elektryczne, zyskały na popularności w ostatnich latach, ale do tej pory ich podróżowanie było ograniczone przez średni dystans, jaki mogą pokonać na jednym ładowaniu. Naukowcy odkryli jednak sposób na zwiększenie zasięgu EVs przed koniecznością ponownego naładowania baterii.
Elektromobile są zasilane akumulatorami, a nie paliwami kopalnymi, co oznacza, że nie emitują gazów cieplarnianych ani zanieczyszczeń podczas użytkowania. Oczywiście emisję gazów cieplarnianych i zanieczyszczeń może generować produkcja energii elektrycznej, jeśli wykorzystuje się źródła nierewalne. Postęp w technologii baterii umożliwił zwiększenie pojemności akumulatorów litowo-jonowych, co pozwala elektromobilom na przejeżdżanie coraz większych dystansów na jednym ładowaniu.
Teraz badacze odkryli sposób na pokonanie jeszcze większych odległości bez konieczności ładowania akumulatorów, wykorzystując mikroskopijne cząstki krzemu i elektrolity w postaci żelu. Krzem ma wysoką pojemność magazynowania energii, co sprawia, że jest idealny do zastosowania w bateriach. Jednak krzem może się rozszerzać i kurczyć podczas ładowania i rozładowywania, co utrudnia jego wykorzystanie w bateriach.
Wykorzystanie mikroskopijnych cząstek krzemu o rozmiarze nanometrycznym rozwiązywałoby ten problem, ale ich produkcja jest droga i skomplikowana. Badacze proponują więc zastosowanie większych mikroskopijnych cząstek krzemu, co jest bardziej praktyczne pod względem kosztów i procesu produkcyjnego.
Aby zapobiec rozszerzaniu się krzemu podczas ładowania, badacze proponują użycie elektrolitów w postaci żelu. Żelowy elektrolit jest bardziej elastyczny niż ciekłe elektrolity, co sprawia, że bateria jest bardziej stabilna strukturalnie.
Badacze odkryli, że zastosowanie żelowego elektrolitu w połączeniu z mikroskopijnymi cząstkami krzemu o rozmiarze 5 mikrometrów pozwala na utrzymanie stabilności baterii. Odkryto również, że żel ma 40-procentowy wzrost gęstości energetycznej.
Dzięki tej innowacji elektromobile w przyszłości będą mogły przejechać jeszcze większy dystans na jednym ładowaniu, co zwiększy ich zasięg i atrakcyjność dla kierowców.
Terminy i żargon:
– Elektromobile (EVs) – samochody elektryczne, zasilane akumulatorami.
– Litowo-jonowe – typ baterii wykorzystywanych w elektromobilach, w których lit jest używany jako metaliczne ogniwo anodowe, a jonami są litowe jony dodatnie przenoszące się przez elektrolit do katody (źródło: źródło: https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/lithium-ion-batteries).
Linki:
– Artykuł naukowy
The source of the article is from the blog shakirabrasil.info