Tamtejsi badacze szukali sposobów na zwiększenie gęstości energii akumulatorów, a poczynione działania przyniosły świetne rezultaty. Jak wyjaśniają, w toku eksperymentów byli w stanie doprowadzić do wzrostu aż o 85%. Wynikające z tego tytułu korzyści powinny zapewnić praktyczne zastosowania zarówno we wspomnianej branży elektrycznych pojazdów, jak i w odniesieniu do produkcji różnego rodzaju elektroniki.
Czytaj też: Kopalnia przyszłości już działa. 100 autonomicznych ciężarówek rozpoczęło pracę w Chinach
Niemieccy inżynierowie skupili się na składnikach stosowanych w elektrodach akumulatorów. Konwencjonalnie takowe składają się z materiału aktywnego odpowiedzialnego za przechowywanie ładunku. Składnikiem numer dwa jest natomiast materiał stykowy, na przykład w formie miedzi. Jego zadaniem jest transport energii. Problem w tym, że materiały dobrze radzące sobie z przechowywaniem ładunku okazują się słabymi przewodnikami jonów.
Potrzeba było rozwiązania, które pogodziłoby obie te kwestie, co też obrali sobie za cel członkowie zespołu badawczego. Wspólnymi siłami osiągnęli zwiększony transport ładunku i implementację elektrod o zdecydowanie większej grubości, niż ma to miejsce w obecnym przypadku. W ostatecznym rozrachunku mówi się natomiast o 85-procentowym wzroście gęstości energii dającym masę realnych zastosowań.
Szukając sposobów na zwiększenie gęstości energii akumulatorów naukowcy z Niemiec postawili na wzrost grubości elektrod. Dzięki temu udało im się osiągnąć aż 85-procentową poprawę
Wcześniej w produkcji akumulatorów trzeba było postawić na jedną z opcji. Albo trzeba było wybrać grubsze elektrody o wyższej gęstości energii, ale jednocześnie zmagające się z problemami z szybkim ładowaniem i rozładowywaniem. Alternatywnie, cieńsze elektrody zapewniłyby szybkie ładowanie, lecz prowadziłyby też do bardzo ograniczonej gęstości energii. Znacznie lepiej byłoby znaleźć złoty środek, a idealnie: osiągnąć oba cele za jednym razem.
Dzięki zorganizowanym eksperymentom ich autorzy zdali sobie sprawę, że jony litu zrzucają swoją powłokę molekularną na powierzchni miedzi. Prowadzi to do powstawania podwójnej warstwy elektrycznej określanej mianem warstwy Helmholtza. Na podstawie obliczeń oszacowali, iż w takiej warstwie jony litu przemieszczają się aż 56 razy szybciej niż przez elektrolit. O szczegółowych ustaleniach piszą teraz na łamach ACS Nano.
Czytaj też: Pożary elektryków w Polsce. Nowy raport pokazuje długo oczekiwaną prawdę
Idąc dalej, członkowie zespołu badawczego połączyli ze sobą materiał aktywny z metalową siecią polarową wykonaną z nici o minimalnej grubości. W takich warunkach powstała trójwymiarowa sieć zasilania nośników ładunku. Dzięki niej grubość elektrod można zwiększyć aż 10-krotnie, zachowując przy tym możliwości szybkiego ładowania i rozładowywania. Odnotowany wzrost gęstości energii wyniósł 85%, jeśli zestawić go z konwencjonalnymi elektrodami foliowymi. Poza tym autorzy zwracają uwagę na dodatkową zaletę w postaci redukcji kosztów produkcji o 30 do 40 procent. Z kolei zakłady produkcyjne wykorzystywane w tym celu mogłyby zostać zmniejszone nawet o ⅓.