17 grudnia naukowcy z Uniwersytetu Oksfordzkiego i Uniwersytetu Naukowego w Tokio opublikowali oddzielne badania szczegółowo opisujące postęp w materiałach akumulatorowych. Zespół z Tokio wykazał, że akumulatory sodowo-jonowe wykorzystujące elektrody z twardego węgla mogą ładować się szybciej niż konwencjonalne akumulatory litowo-jonowe. Naukowcy z Oksfordu opracowali elektrolity, które zachowują przewodność jonową podczas przejścia ze stanu ciekłego do stałego. Zespół profesora Shinichi Komaby z Uniwersytetu Naukowego w Tokio zastosował „metodę rozcieńczonej elektrody” do oceny limitów ładowania węgla twardego. Podejście to polega na mieszaniu cząstek twardego węgla z elektrochemicznie nieaktywnym tlenkiem glinu, co zapobiega powstawaniu zatorów jonowych w gęstych elektrodach podczas szybkiego ładowania. Woltamperometria cykliczna i analiza elektrochemiczna wykazały, że jony sodu przemieszczają się przez twardy węgiel szybciej niż jony litu. Pozorny współczynnik dyfuzji, wskazujący ruchliwość jonów, w większości przypadków okazał się wyższy dla sodu. „Nasze wyniki ilościowo pokazują, że prędkość ładowania SIB przy użyciu anody HC może osiągnąć większą prędkość niż w przypadku LIB” – powiedział Komaba. Badanie wykazało, że sód wymaga niższej energii aktywacji, aby utworzyć skupiska pseudometaliczne w nanoporach twardego węgla. Ta cecha sprawia, że dodatek sodu jest mniej wrażliwy na temperaturę. Badania ukazały się w Nauka chemiczna. Na Uniwersytecie Oksfordzkim Paul McGonigal i doktorantka Juliet Barclay stworzyli elektrolity na bazie cyklopropenu. Materiały te podważają pogląd, że ruchliwość jonów gwałtownie spada, gdy ciecze krzepną. Zespół zaprojektował cząsteczki w kształcie dysku z elastycznymi łańcuchami bocznymi, które po zestaleniu samoorganizują się w kolumny. Taki układ rozprowadza ładunek dodatni na płaskim rdzeniu, unikając uwięzienia jonów ujemnych i zachowując strukturę przepuszczalną dla przepływu jonów. „Wykazaliśmy, że można zaprojektować materiały organiczne w taki sposób, aby ruchliwość jonów nie zamarzła po zestaleniu materiału” – powiedział Barclay. Testy przeprowadzone w ramach badania potwierdziły stałą przewodność w fazie ciekłej, ciekłokrystalicznej i stałej dla różnych typów jonów. Opublikowano w Naukapraca ukazała się 17 grudnia. Odkrycia z Tokio podkreślają potencjał akumulatorów sodowo-jonowych w zakresie szybszego ładowania za pomocą anod z twardego węgla. Elektrolity Oxford otwierają drogę do bezpieczniejszych akumulatorów, umożliwiając producentom podgrzewanie materiałów w postaci cieczy w celu montażu, a następnie schładzanie ich w ciało stałe, co zmniejsza ryzyko wycieku i pożaru przy jednoczesnym zachowaniu wydajności.
Source: Zaawansowane materiały na akumulatory w Oksfordzie i Tokio
