Cercetătorii de la Universitatea Western din Canada și de la Universitatea din Maryland, împreună cu alte instituții, au realizat o descoperire semnificativă în domeniul bateriilor electrice: un electrolit solid inovativ pentru bateriile lithium-metal (LMB). Această inovație, bazată pe un material numit β-Li3N (nitrură de litiu), promite să revoluționeze autonomia vehiculelor electrice, permițându-le să atingă o distanță de până la 965 km (aproape 600 de mile) cu o singură încărcare. Acesta este un progres semnificativ față de bateriile tradiționale lithium-ion, având o densitate energetică de 500 Wh/kg. Studiul care prezintă această realizare a fost publicat pe 25 noiembrie 2024 în revista Nature Nanotechnology.
Bateria se Încarcă Mai Rapid și Mai Eficient
Unul dintre cele mai mari obstacole pentru bateriile lithium-metal cu electrolit solid a fost crearea unui electrolit care să fie sigur, fiabil și să ofere performanțe superioare. Bateriile cu electrolit solid sunt esențiale pentru înlocuirea lichidelor inflamabile din bateriile tradiționale lithium-ion, ceea ce le face mai sigure și mai capabile să susțină densități de energie mai mari.
Cercetătorii au folosit β-Li3N, un material care permite mișcarea ușoară a ionilor de litiu, reducând obstacolele energetice și sporind numărul de ioni în mișcare. Acesta crește eficiența bateriei, oferind o conductivitate ionic excepțională, superioară celor mai multe electrolite tradiționale. Acest material îmbunătățește semnificativ și viteza de încărcare a bateriei, ceea ce face procesul mult mai rapid decât în cazul tehnologiilor existente.
În plus, β-Li3N previne formarea de dendrite (structuri care pot cauza defecțiuni în baterii), ceea ce face ca bateria să rămână stabilă chiar și după peste 4.000 de cicluri de încărcare și descărcare. Acesta poate suporta curenți mari de până la 45 mA/cm², ceea ce asigură o utilizare mai rapidă și mai eficientă a energiei stocate, reducând riscul de defectare în timpul utilizării intensive.
O Avansare Promițătoare pentru Vehiculele Electrice
Cercetătorii au realizat acest material folosind o tehnică denumită „broyage à haute énergie”, care introduce „goluri” precise în structura cristalină a materialului. Această metodă îmbunătățește semnificativ conductivitatea ionic și optimizează performanțele generale ale materialului. Ca urmare, bateriile lithium-metal cu electrolit solid sunt acum mult mai adecvate pentru utilizarea la scară largă, inclusiv în aplicații comerciale.
Folosind acest material nou, cercetătorii au creat baterii echipate cu anode din metal de litiu și catode din LiCoO₂ (LCO) sau Ni-rich NCM83. Aceste baterii au arătat o stabilitate remarcabilă, păstrând peste 92% din capacitatea lor după 3.500 de cicluri de încărcare și descărcare. De asemenea, au fost testate la densități mari de curent, permițând o încărcare rapidă – până la cinci ori capacitatea bateriei într-o singură oră, pentru o încărcare accelerată.
O Autonomie Mai Mare și Încărcare Rapidă pentru Vehiculele Electrice
Această descoperire promite să aducă o schimbare semnificativă în industria vehiculelor electrice. Bateriile cu electrolit solid nu doar că vor permite vehiculelor electrice să parcurgă distanțe mai mari cu o singură încărcare, dar vor oferi și încărcări mai rapide și mai eficiente. Acest tip de baterie ar putea fi cheia pentru o adopție masivă a mașinilor electrice, oferind o soluție viabilă pentru majoritatea utilizatorilor care au nevoie de o autonomie sporită și de o infrastructură de încărcare mai rapidă.
Cu aceste progrese tehnologice, viitorul vehiculelor electrice pare promițător, iar această inovație va contribui semnificativ la reducerea dependenței de combustibili fosili și la reducerea emisiilor de carbon, într-o lume care se îndreaptă spre mobilitate mai curată.
