Pojazdy elektryczne cieszą się w ostatnich latach coraz większą popularnością, ale do tej pory ich zasięg był ograniczony do średnich dystansów, jakie można było pokonać na jednym ładowaniu.
Teraz jednak naukowcy być może znaleźli sposób na zwiększenie odległości, jaką pojazdy elektryczne mogą przejechać przed koniecznością doładowania akumulatora, co oznacza dotarcie nawet do kilkuset mil dalej przy użyciu specjalnego żelu.
Dzisiejsze pojazdy elektryczne są w stanie przejechać na jednym ładowaniu około 435 mil, ale naukowcy mają nadzieję, że będą w stanie przejechać nawet 620 mil – jak wynika z nowego artykułu opublikowanego w czasopiśmie Advanced Science.
Pojazdy elektryczne stają się coraz częstszym widokiem dzięki postępowi technologicznemu i rosnącej świadomości na temat wpływu samochodów benzynowych i diesla na środowisko. Zasilane są akumulatorami, a nie paliwami kopalnymi, dlatego podczas codziennego użytkowania nie emitują żadnych gazów cieplarnianych ani substancji zanieczyszczających. Oczywiście gazy cieplarniane i zanieczyszczenia mogą nadal być uwalniane podczas wytwarzania energii elektrycznej, jeśli wykorzystywane są nieodnawialne źródła energii.
Rozwój technologii akumulatorów doprowadził do stosowania akumulatorów litowo-jonowych o dużej pojemności, dzięki którym pojazdy elektryczne mogą osiągać większy zasięg na jednym ładowaniu.
Teraz naukowcy być może znaleźli sposób na jeszcze dalsze podróżowanie bez konieczności ładowania dzięki zastosowaniu mikrocząstek krzemu i żelowych elektrolitów polimerowych.
Krzem znany jest ze swojej dużej zdolności magazynowania energii, co czyni go idealnym komponentem do stosowania w akumulatorach. Jednakże krzem może podczas ładowania rozszerzać się nawet trzykrotnie, a następnie kurczyć się w miarę rozładowywania zmagazynowanej energii, co utrudnia jego zastosowanie w akumulatorach. Zastosowanie cząstek krzemu o wielkości nanometrów rozwiązałoby ten problem, ale są one niezwykle drogie i skomplikowane w wykonaniu. W artykule autorzy sugerują zastosowanie kompromisu: mikrocząstek krzemu, które są bardziej praktyczne pod względem kosztów i produkcji.
Aby zapobiec rozszerzaniu się mikrometru krzemowego podczas ładowania, badacze sugerują zastosowanie w akumulatorze żelowych elektrolitów polimerowych, które występują w półstałej postaci żelowej. Jest on bardziej elastyczny niż ciekłe elektrolity, co oznacza, że gdy krzem wielkości mikrometra rozszerza się, wewnętrzne naprężenia w akumulatorze są rozpraszane skuteczniej, dzięki czemu akumulator jest bardziej stabilny strukturalnie. Naukowcy ujawnili, że gdy używali elektrolitu w żelu z cząsteczkami krzemu o średnicy 5 mikrometrów, akumulator pozostawał stabilny. Odkryli również, że żel miał 40-procentowy wzrost gęstości energii.
„Te badania przybliżają nas do prawdziwego systemu baterii litowo-jonowych o dużej gęstości energii” – twierdzi współautorka artykułu Soojin Park, profesor chemii na Uniwersytecie Pohang Nauki i Technologii w Korei Południowej.
jm