Ustalenia w tej sprawie zostały niedawno zaprezentowane na łamach Energy & Environmental Science. Zanim przejdziemy do ustaleń autorów publikacji, warto najpierw wyjaśnić, na jakiej zasadzie w ogóle działają akumulatory. Kluczem do sukcesu jest transport naładowanych jonów pomiędzy dwoma materiałami, czyli elektrodami. Te są oddzielone elektrolitem mającym formę cieczy bądź żelu zawierającego jony i inne cząsteczki. Kiedy pojawia się potrzeba wykorzystania baterii, na powierzchni każdej elektrody tworzy się cienka warstwa cząsteczek. Określa się ją mianem interfazy SEI (na linii ciało stałe-elektrolit).
Czytaj też: Chiny na czele wielkiej rewolucji. Ich pojazdy podbijają świat
Jak wykazali członkowie zespołu badawczego, na skutek zbyt niskiej odwracalności procesów redoks na granicy między elektrodą a elektrolitem dochodzi do pewnych problemów. Takowe wynikają z występowania mechanicznie niestabilnych i reaktywnych warstw SEI. Wykorzystując stabilne i zawierające substancje nieorganiczne SEI można byłoby odmienić losy akumulatorów dzięki izolacji transportu elektronów, co prowadzi do dyfuzji niektórych jonów i napędzania odwracalnych cykli.
Zarówno akumulatory litowo-jonowe jak i sodowo-jonowe miały do tej pory problemy z żywotnością i wydajnością
Problem dotyczy przede wszystkim elektrolitów akumulatorowych zawierających sole metali i rozpuszczalniki organiczne. W takiej konfiguracji dochodzi do reakcji, które prowadzą do natężonego zużycia elektrolitu i nierównomiernego osadzania się metalu i obniżania bezpieczeństwa takich baterii. Próbując uporać się z trudnościami, naukowcy z Deakin i Monash University przeanalizowali wpływ właściwości fizykochemicznych elektrody na mechanizm powstawania SEI z cieczami jonowymi i elektrolitami sodowymi na bazie węglanów. Jak wyjaśniają, dzięki ich dokonaniom udało się wykazać, że struktura interfejsu elektrolit-elektroda, a także właściwości międzyfazowe na linii ciało stałe-elektrolit, są powiązane z naturą dielektryczną elektrody.
Poza tym członkowie zespołu badawczego zwrócili uwagę na różnice w składzie chemicznym interfazy SEI, które są zależne od warunków ładowania. W takich okolicznościach mowa o różnych składach chemicznych, wynikających z obecności rozpuszczalnika bądź anionu. Dalsze postępy w prowadzonych ekspertyzach powinny zapewnić szereg praktycznych korzyści. Autorzy zwracają uwagę między innymi na możliwość projektowania lepszych akumulatorów montowanych w elektrycznych samochodach, magazynach energii pochodzącej z odnawialnych źródeł czy też przenośnych urządzeniach. Mówi się nawet o opcji prowadzenia elektrokatalizy oraz odzyskiwaniu metali z odpadów.