Rubber is expected to replace traditional materials to become the key material for the next generation of solid -state batteries

Upang maging mainstream ang mga de-kuryenteng sasakyan (EVs), kailangan nila ng mas mura, mas ligtas at mas matagal na baterya na hindi sumasabog o nakakasira sa kapaligiran habang ginagamit. Maaaring nakahanap ang mga mananaliksik sa Georgia Institute of Technology ng isang promising alternative sa conventional lithium-ion na mga baterya:goma.

Ang mga elastomer, o sintetikong goma, ay malawakang ginagamit sa mga produkto ng consumer at mga advanced na teknolohiya tulad ng mga naisusuot na electronics at malambot na mga robot dahil sa kanilang mga superyor na mekanikal na katangian. Nalaman ng mga mananaliksik na kapag ang materyal ay nabuo sa isang 3D na istraktura, ito ay gumaganap bilang isang superhighway para sa mabilis na transportasyon ng lithium ion, na may higit na mekanikal na tigas na nagpapahintulot sa mga baterya na mag-charge nang mas matagal at mas malayo. Ang pananaliksik ay isinagawa sa pakikipagtulungan sa Korea Advanced Institute of Science and Technology at na-publish sa journal Nature.

Sa isang maginoo na baterya ng lithium-ion, ang mga ion ay ginagalaw ng isang likidong electrolyte. Gayunpaman, ang mga naturang baterya ay likas na hindi matatag: kahit na ang kaunting pinsala ay maaaring tumagas sa mga electrolyte, na humahantong sa isang pagsabog o sunog. Pinilit ng mga alalahanin sa kaligtasan ang industriya na tumuon sa mga solid-state na baterya, na maaaring gawin gamit ang mga inorganic na ceramic na materyales o mga organikong polimer.
"Karamihan sa mga industriya ay nakatuon sa pagbuo ng mga hindi organikong solidong electrolyte. Ngunit mahirap gawin ang mga ito, mahal at hindi palakaibigan sa kapaligiran," sabi ni Seung Woo Lee, isang associate professor sa George W. Woodruff School of Mechanical Engineering na bahagi ng isang research team na natagpuan ang isang organikong polimer na nakabatay sa goma na higit na mataas kaysa sa iba pang mga materyales. Ang solid polymer electrolytes ay patuloy na nakakaakit ng malaking interes dahil sa kanilang mababang gastos sa pagmamanupaktura, hindi nakakalason at malambot na mga katangian. Gayunpaman, ang mga conventional polymer electrolyte ay walang sapat na ionic conductivity at mechanical stability upang matiyak ang maaasahang operasyon ng mga solid state na baterya.
Ang nobelang 3d na disenyo ay nagdudulot ng isang hakbang sa density ng enerhiya at pagganap
Ginamit ng mga inhinyero ng Georgia Techgomaelectrolytes upang malutas ang mga karaniwang problema (mabagal na transportasyon ng lithium ion at mahinang mekanikal na katangian). Ang pangunahing tagumpay ay ang payagan ang mga materyales na makabuo ng tatlong-dimensional (3D) na magkakaugnay na plastic na mala-kristal na mga phase sa isang masungit na goma matrix. Ang natatanging istraktura ay nagdudulot ng mataas na ionic conductivity, mahusay na mekanikal na katangian at electrochemical stability.
Ang goma electrolyte ay maaaring gawin sa mababang temperatura gamit ang isang simpleng proseso ng polymerization na gumagawa ng matatag at makinis na interface sa ibabaw ng elektrod. Ang mga natatanging katangian ng goma electrolyte ay pumipigil sa paglaki ng mga lithium dendrite at nagbibigay-daan sa mas mabilis na paggalaw ng mga ion, na nagbibigay-daan sa solid state na mga baterya na gumana nang mapagkakatiwalaan kahit na sa temperatura ng silid.
goma, na ginagamit saanman para sa matataas na mekanikal na katangian nito, ay magbibigay-daan sa amin na gumawa ng mas mura, mas maaasahan at mas ligtas na mga baterya. Ang mas mataas na conductivity ng ion ay nangangahulugan na maaari mong ilipat ang higit pang mga ion sa parehong oras, at sa pamamagitan ng pagtaas ng partikular na enerhiya at density ng enerhiya ng mga bateryang ito, maaari mong taasan ang saklaw ng electric vehicle.

Gumagawa na ngayon ang mga mananaliksik ng mga paraan upang mapabuti ang pagganap ng baterya, pataasin ang cycle ng oras nito at bawasan ang oras ng pag-charge sa pamamagitan ng mas mahusay na ionic conductivity. Sa ngayon, ang kanilang mga pagsisikap ay nagresulta sa dalawang pagpapabuti sa pagganap ng baterya/oras ng pag-ikot.

Maaaring mapahusay ng gawaing ito ang reputasyon ng Georgia bilang isang innovation hub para sa mga de-kuryenteng sasakyan. Ang SK Innovation, isang pandaigdigang kumpanya ng enerhiya at petrochemical, ay nagpopondo ng karagdagang pananaliksik sa mga electrolyte na materyales bilang bahagi ng patuloy na pakikipagtulungan nito sa Institute upang bumuo ng mga susunod na henerasyong solid-state na baterya na mas ligtas at mas masinsinang enerhiya kaysa sa mga tradisyonal na lithium-ion na baterya. Kamakailan ay inanunsyo ng SK Innovation ang pagtatayo ng bagong planta ng baterya ng de-kuryenteng sasakyan sa Commerce, Georgia, na inaasahang makagawa ng 21.5 gigawatt na oras ng mga baterya ng lithium-ion sa isang taon sa pamamagitan ng 2023.
Ang mga all-solid-state na baterya ay maaaring lubos na mapabuti ang mileage at kaligtasan ng mga de-kuryenteng sasakyan. Ang mabilis na lumalagong mga kumpanya ng baterya, kabilang ang SK Innovation, ay nakikita ang komersyalisasyon ng mga all-solid-state na baterya bilang isang game changer para sa ev market. Si Kyounghwan Choi, direktor ng SK Innovation's Next Generation Battery Research Center, ay nagsabi: "Mayroong mataas na pag-asa para sa mabilis na aplikasyon at komersyalisasyon ng mga all-solid-state na baterya sa pamamagitan ng patuloy na proyekto sa pakikipagtulungan ng SK Innovation at Propesor Seung Woo Lee mula sa Georgia Institute ng Teknolohiya."