Flotom elektrycznym grozi przedwczesna wymiana akumulatorów. Wysokonapięciowe ogniwa tracą pojemność szybciej niż starsze konstrukcje. Koreańscy naukowcy opracowali żel chroniący elektrolit przed agresywnymi formami tlenu. Prototyp wytrzymał 500 cykli z minimalną degradacją.
Operatorzy flot elektrycznych kalkulują koszty eksploatacji na podstawie trwałości baterii. Współczesne akumulatory wysokonapięciowe oferują większy zasięg, ale ich słabością pozostaje przyspieszona degradacja. Koreański zespół badawczy znalazł sposób na ograniczenie tego procesu poprzez neutralizację reaktywnych form tlenu powstających podczas pracy ogniwa.
Problem tkwi w chemii wnętrza baterii. Przy podwyższonych napięciach zwykłe cząsteczki tlenu przekształcają się w agresywne odmiany, które atakują powierzchnię elektrod i przyspieszają ich zużycie. Nowy żel działa profilaktycznie – wiąże te cząsteczki zanim zdążą wyrządzić szkody. Dzięki temu struktura materiałów elektrochemicznych zachowuje stabilność przez dłuższy czas.
Dwukrotnie dłuższa żywotność w testach
Portal TechXplore informuje o wynikach eksperymentów porównawczych przeprowadzonych na dwóch typach ogniw. Bateria ze standardowym elektrolitem wykazywała wyraźny spadek pojemności już po około 180 cyklach ładowania. Wersja wzbogacona o żel utrzymała ponad 80 proc. pierwotnej pojemności nawet po 500 cyklach – to rezultat istotny dla operatorów flotowych planujących wieloletnie użytkowanie pojazdów.
Badacze zaobserwowali również znaczącą redukcję odkształceń mechanicznych. Tradycyjne akumulatory potrafią puchnąć podczas eksploatacji nawet o kilkadziesiąt mikrometrów, co w skrajnych przypadkach prowadzi do obniżenia jakości pracy i zagrożeń bezpieczeństwa. W prototypie z żelem zmiana grubości była wielokrotnie mniejsza, co minimalizuje ryzyko uszkodzeń mechanicznych modułu.
Dla firm leasingowych oznacza to potencjalnie niższe koszty serwisowania. Mniejsze odkształcenia przekładają się na stabilniejszą pracę całego pakietu baterii, a tym samym rzadsze interwencje techniczne w okresie trwania umowy.
Lżejsze moduły i nowe zastosowania
Stabilizacja katody poprzez wzmocnienie struktury niklu niesie dodatkową korzyść – możliwość redukcji masy całego modułu. Zespół koreański podkreśla, że ich metoda ogranicza rozpad materiałów katodowych, co zmniejsza ryzyko zwarć i nadmiernego nagrzewania. To otwiera drogę do konstrukcji akumulatorów o wyższej gęstości energii bez utraty trwałości.
Lżejsze baterie mają znaczenie nie tylko dla samochodów osobowych i dostawczych. Branża lotnicza, producenci dronów oraz operatorzy magazynów energii poszukują kompaktowych systemów zasilania zdolnych do pracy przez lata w zmiennych warunkach. Zastosowanie żelu może przyspieszyć rozwój tych segmentów rynku.
Badacze przyznają jednak, że droga do komercjalizacji wymaga dalszych prac. Współczesne akumulatory stosowane w pojazdach elektrycznych osiągają kilka tysięcy cykli ładowania – to wyznacznik dla każdej nowej technologii pretendującej do wdrożenia. Koreański zespół koncentruje się teraz na zwiększeniu liczby cykli bez znaczącego spadku pojemności oraz na optymalizacji kosztów produkcji żelu.
Metoda opracowana przez naukowców umożliwia precyzyjne sterowanie procesami chemicznymi zachodzącymi w elektrolicie. To kluczowe dla projektowania akumulatorów przeznaczonych do zastosowań wymagających najwyższej niezawodności – od elektrycznych ciężarówek przez autobusy miejskie po instalacje grid-scale.
Historia rozwoju baterii litowo-jonowych to ciągła walka z kompromisami między pojemnością, bezpieczeństwem i trwałością. Pierwsze komercyjne ogniwa wprowadzone przez Sony w 1991 roku oferowały zaledwie ułamek dzisiejszych parametrów. Przez dekady inżynierowie stopniowo podnosili napięcie pracy, co zwiększało gęstość energii, ale jednocześnie nasilało procesy degradacyjne. Współczesne akumulatory wysokonapięciowe stanowią szczyt tej ewolucji – oferują zasięgi przekraczające 500 kilometrów, lecz wymagają coraz bardziej zaawansowanych systemów ochrony chemicznej. Rozwiązania takie jak koreański żel wpisują się w długofalowy trend stabilizacji elektrolitów, który rozpoczął się od prostych dodatków organicznych, a dziś obejmuje złożone struktury polimerowe zdolne do selektywnego neutralizowania konkretnych form tlenu. Dla branży leasingowej oznacza to perspektywę akumulatorów, które nie tylko oferują większy zasięg, ale także zachowują wartość rezydualną przez dłuższy okres eksploatacji.
