Getah dijangka akan menggantikan bahan tradisional untuk menjadi bahan utama untuk bateri keadaan pepejal generasi akan datang

Untuk membolehkan kenderaan elektrik (EV) menjadi arus perdana, ia memerlukan bateri yang menjimatkan kos, lebih selamat dan tahan lebih lama yang tidak meletup atau membahayakan alam sekitar semasa digunakan. Penyelidik di Institut Teknologi Georgia mungkin telah menemui alternatif yang menjanjikan kepada bateri lithium-ion konvensional:getah.

Elastomer, atau getah sintetik, digunakan secara meluas dalam produk pengguna dan teknologi canggih seperti elektronik boleh pakai dan robot lembut kerana sifat mekanikalnya yang unggul. Para penyelidik mendapati bahawa apabila bahan itu dirumuskan ke dalam struktur 3D, ia bertindak sebagai lebuh raya besar untuk pengangkutan ion litium yang pantas, dengan keliatan mekanikal yang unggul yang membolehkan bateri mengecas lebih lama dan pergi lebih jauh. Penyelidikan itu dijalankan dengan kerjasama Institut Sains dan Teknologi Termaju Korea dan diterbitkan dalam jurnal Nature.

Dalam bateri lithium-ion konvensional, ion digerakkan oleh elektrolit cecair. Walau bagaimanapun, bateri sedemikian sememangnya tidak stabil: walaupun kerosakan yang sedikit boleh bocor ke dalam elektrolit, yang membawa kepada letupan atau kebakaran. Kebimbangan keselamatan telah memaksa industri untuk menumpukan pada bateri keadaan pepejal, yang boleh dibuat menggunakan bahan seramik bukan organik atau polimer organik.
"Kebanyakan industri tertumpu kepada pembinaan elektrolit pepejal tak organik. Tetapi ia sukar dibuat, mahal dan tidak mesra alam, "kata Seung Woo Lee, seorang profesor bersekutu di Sekolah Kejuruteraan Mekanikal George W. Woodruff yang merupakan sebahagian daripada pasukan penyelidikan yang mendapati polimer organik berasaskan getah lebih unggul daripada bahan lain. Elektrolit polimer pepejal terus menarik minat yang besar kerana kos pembuatannya yang rendah, sifat tidak toksik dan lembut. Walau bagaimanapun, elektrolit polimer konvensional tidak mempunyai kekonduksian ionik dan kestabilan mekanikal yang mencukupi untuk memastikan operasi yang boleh dipercayai bagi bateri keadaan pepejal.
Reka bentuk 3d novel membawa lonjakan dalam ketumpatan tenaga dan prestasi
Jurutera Georgia Tech digunakangetahelektrolit untuk menyelesaikan masalah biasa (pengangkutan ion litium yang perlahan dan sifat mekanikal yang lemah). Kejayaan utama adalah untuk membolehkan bahan membentuk fasa kristal plastik tiga dimensi (3D) yang saling berkaitan dalam matriks getah lasak. Struktur unik ini membawa kekonduksian ionik yang tinggi, sifat mekanikal yang sangat baik dan kestabilan elektrokimia.
Elektrolit getah boleh dibuat pada suhu rendah menggunakan proses pempolimeran mudah yang menghasilkan antara muka yang kukuh dan licin pada permukaan elektrod. Sifat unik elektrolit getah ini menghalang pertumbuhan dendrit litium dan membenarkan pergerakan ion yang lebih pantas, membolehkan bateri keadaan pepejal beroperasi dengan pasti walaupun pada suhu bilik.
Getah, digunakan di mana-mana kerana sifat mekanikalnya yang tinggi, akan membolehkan kami membuat bateri yang lebih murah, lebih dipercayai dan lebih selamat. Kekonduksian ion yang lebih tinggi bermakna anda boleh menggerakkan lebih banyak ion pada masa yang sama, dan dengan meningkatkan tenaga khusus dan ketumpatan tenaga bateri ini, anda boleh meningkatkan julat kenderaan elektrik.

Para penyelidik kini sedang mengusahakan cara untuk meningkatkan prestasi bateri, meningkatkan masa kitarannya dan mengurangkan masa pengecasan melalui kekonduksian ionik yang lebih baik. Setakat ini, usaha mereka telah menghasilkan dua peningkatan dalam prestasi bateri/masa kitaran.

Kerja ini boleh meningkatkan reputasi Georgia sebagai hab inovasi untuk kenderaan elektrik. SK Innovation, sebuah syarikat tenaga dan petrokimia global, sedang membiayai penyelidikan tambahan ke dalam bahan elektrolit sebagai sebahagian daripada kerjasama berterusannya dengan Institut untuk membina bateri keadaan pepejal generasi akan datang yang lebih selamat dan lebih intensif tenaga daripada bateri lithium-ion tradisional. SK Innovation baru-baru ini mengumumkan pembinaan loji bateri kenderaan elektrik baharu di Commerce, Georgia, yang dijangka menghasilkan 21.5 gigawatt jam bateri litium-ion setahun menjelang 2023.
Bateri semua keadaan pepejal boleh meningkatkan perbatuan dan keselamatan kenderaan elektrik. Syarikat bateri yang berkembang pesat, termasuk SK Innovation, melihat pengkomersilan bateri keadaan pepejal sebagai pengubah permainan untuk pasaran ev. Kyounghwan Choi, pengarah Pusat Penyelidikan Bateri Generasi Seterusnya SK Innovation, berkata: "Terdapat harapan yang tinggi untuk aplikasi pantas dan pengkomersilan bateri semua keadaan pepejal melalui projek yang sedang berjalan dengan kerjasama SK Innovation dan Profesor Seung Woo Lee dari Georgia Institute teknologi."