Твърдотелните батерии имат предимства, които стимулират разработките в тази област
(снимка: CC0 Public Domain)
Широко разпространените в момента литиево-йонни батерии използват течен електролит, който е опасен, поради риска от прегряване и пожар, ако батерията е механично повредена. Електролитът в твърдо състояние няма такива недостатъци, но ресурсът му засега е ограничен. Но ето, че японски разработчици са намерили начин да увеличат десетократно издръжливостта на твърдотелните електролитни батерии.
Специалисти от компанията Koike си сътрудничат с изследователския отдел на AIST Institute в разработката на монокристален материал, който може да се използва като електролит в твърдотелните батерии, съобщи за иновацията Nikkei Asian Review. За разлика от поликристалните аналози, този материал намалява електрическото съпротивление с 90%, като така улеснява преминаването на ток в електролита и увеличава живота на цялата батерия.
На този етап Koike може да създава монокристални плочи с диаметър не повече от 25 мм, което ограничава обхвата на приложение на новия материал до твърдотелни батерии с малък размер и капацитет. Но дори такива малки батерии могат да намерят приложение – в различни видове носима електроника, която поради изискванията за херметичност на кутията изобщо не предполага смяна на батерии или позволява такава операция само от време на време.
По-специално, ако пейсмейкърите са оборудвани с подобни батерии, техният експлоатационен живот може да бъде увеличен от сегашните 5-10 години до 50 години. Масовото производство на компактни батерии с новия тип твърдотелен електролит трябва да започне през 2027–2028 г. чрез формиране на технологични съюзи на Koike с други производители.
По-нататъшните изследвания ще бъдат насочени към подобряване на катодните материали на батериите и увеличаване на размерите на клетките. Теоретично подобни разработки могат да се приложат в производството на тягови батерии за електрически превозни средства.
Батериите в твърдо състояние не се страхуват от високи температури и механични натоварвания, което значително повишава тяхната безопасност. Въпреки това, технически, течността все още се използва при създаването на електроди от новия материал, тъй като се нанася върху тяхната повърхност, за да предотврати влошаване на свойствата им. Батериите с такъв електролит са по-скоро в „полутвърдо състояние”.
Много автомобилни производители и стартиращи компании разработват батерии в твърдо състояние. Японската Toyota Motor Corporation не е изключение, но разчита на сулфиди като електролит, които не са толкова безопасни за използване, колкото монокристалния материал, предложен от Koike и партньори.
Според експертите на Emergen Research, капацитетът на световния пазар за батерии с твърд електролит ще се увеличи от 600 милиона долара през 2021 г. до 10,1 милиарда долара към 2030 г.