Bateri kenderaan elektrik generasi akan datang, dengan julat yang lebih besar dan keselamatan yang lebih baik, boleh muncul dalam bentuk logam litium, keadaan pepejal teknologi.
Tetapi persoalan utama mengenai bekalan elektrik yang menjanjikan ini harus dijawab sebelum dapat membuat lonjakan dari makmal ke kemudahan pembuatan, menurut penyelidik University of Michigan. Dan dengan usaha membawa kenderaan elektrik ke sebahagian besar penduduk, kata mereka, soalan-soalan itu perlu dijawab dengan cepat.
Jeff Sakamoto dan Neil Dasgupta, profesor kejuruteraan mekanikal UM, telah mengetuai penyelidik mengenai logam litium, bateri keadaan pepejal sejak dekad yang lalu. Dalam karya perspektif dalam jurnal Joule, Sakamoto, dan Dasgupta menyusun soalan utama yang dihadapi teknologi. Untuk mengembangkan persoalan, mereka bekerja sama dengan pemimpin industri automotif.
Pembuat kenderaan utama akan menggunakan kenderaan elektrik tahun ini, dengan banyak mengumumkan rancangan untuk menghentikan kereta enjin pembakaran dalaman pada tahun-tahun mendatang. Bateri Lithium-ion membolehkan EV terawal dan ia kekal sebagai bekalan kuasa paling biasa untuk model terbaru yang keluar dari barisan pemasangan.
Bateri lithium-ion tersebut mendekati prestasi puncaknya dari segi julat EV dengan sekali cas. Dan mereka datang dengan keperluan sistem pengurusan bateri yang berat dan besar - tanpanya ada risiko kebakaran di dalam kapal. Dengan menggunakan logam litium untuk anoda bateri dan seramik untuk elektrolit, para penyelidik telah menunjukkan potensi untuk menggandakan julat EV untuk bateri dengan ukuran yang sama sambil mengurangkan potensi kebakaran secara dramatik.
"Kemajuan yang luar biasa dalam memajukan bateri keadaan pepejal logam litium telah dibuat selama dekad yang lalu," kata Sakamoto. "Namun, beberapa cabaran tetap ada di jalan untuk mengkomersialkan teknologi, terutama untuk EV."
Soalan yang perlu dijawab untuk memanfaatkan potensi tersebut termasuk:
- Bagaimanakah kita dapat menghasilkan seramik, yang rapuh, yang diperlukan oleh bateri logam lithium lembaran nipis kertas? Adakah penggunaan seramik bateri logam lithium, yang memerlukan tenaga untuk memanaskannya hingga lebih daripada 2,000 darjah Fahrenheit semasa pembuatan, mengimbangi faedah persekitaran mereka dalam kenderaan elektrik?
- Bolehkah kedua-dua seramik dan proses yang digunakan untuk membuatnya dapat disesuaikan dengan kecacatan, seperti retak, dengan cara yang tidak memaksa pengeluar bateri dan pembuat kenderaan untuk secara drastik mengubah operasi mereka?
- Bateri keadaan pepejal logam litium tidak memerlukan sistem pengurusan bateri berat dan besar yang diperlukan oleh bateri lithium-ion untuk mengekalkan ketahanan dan mengurangkan risiko kebakaran. Bagaimana pengurangan jisim dan isipadu sistem pengurusan bateri - atau pelepasannya sama sekali - mempengaruhi prestasi dan ketahanan dalam bateri keadaan pepejal?
- Logam litium perlu sentiasa bersentuhan dengan elektrolit seramik, yang bermaksud perkakasan tambahan diperlukan untuk memberi tekanan untuk mengekalkan hubungan. Apakah maksud perkakasan tambahan untuk prestasi pek bateri?
Sakamoto, yang memfokuskan syarikat permulaannya sendiri litium bateri keadaan pepejal logam, mengatakan bahawa teknologi itu mempunyai masa sekarang. Tetapi semangat yang mendorong saat ini, katanya, tidak boleh mendahului dirinya sendiri.
Makalah ini bertajuk, "Memindahkan bateri keadaan pepejal dari makmal ke pasaran: menghubungkan mekanik elektro-kimia dengan pertimbangan praktikal."