Baterie s pevným elektrolytem

[Mex]

Já jsem ty baterky s pevným elektrolytem nikdy moc nestudoval, s tím, že je to zatím asi předběžné.
Teď vyšel na Elektrickevozy článek o baterkách EVO, které dělá mimo jiní pro Teslu.
https://elektrickevozy.cz/clanky/dodava ... ove-clanky

Překvapilo mě tam, že je prý důležitý parametr vysoký tlak mezi elektrodami.
Tady píšou, že potřebný tlak výrazně snížili, a tak už je "jenom" 2 MPa.
To je teda ale pořád docela šílený tlak, vždyť je to 20 bar.
U nějakých větších článků je to dokonce 50 bar.
Tlaková síla, kterou bude to pouzdro článku namáhané, bude obrovská.

Věděli jste to?
Já ne, pro mě je to novinka. A nepříjemná novinka.

[leoshavla]

Tak až je začneme používat, tak budeme muset zvýšit kompresi pružiny už asi nebudou stačit, vypadá to na hydrauliku

[eman]

Není to zase práce nějakého pisálka, co nechápe fyzikální veličiny?
To mi připadá úplně ujetý. To by baterka ani nemusela chytnout, aby zní byla regulérní bomba.

[leoshavla]

Něco na tom bude, když to zadáš AI tak udává dokonce tlaky 50-200Bar

[Valdano]

U současných článků kde je elektrolyt kapalný není problém zajistit kontakt mezi elektrodami. U pevných elektrolytů (zejména keramických) je to jako přitisknout k sobě dvě dlaždice. Bez tlaku mezi nimi vznikají mikroskopické mezery, a to je problém. Vysoký tlak u článků s pevným elektrolytem je svým způsobem problém, protože články, které takové tlaky vyžadují musí mít robustní obal.


Proč je vysoký tlak u pevných elektrolytů potřeba?

Snížení odporu: Tlak zajišťuje dokonalý kontakt mezi aktivním materiálem a elektrolytem.

Zamezení dendritům: Lithium má tendenci při nabíjení tvořit "jehličky" (dendrity). Vysoký tlak pomáhá udržet vrstvy kompaktní a brání těmto jehličkám v prorůstání, které by způsobilo zkrat.


Co se stane při poklesu tlaku v článku s pevným elektrolytem?

Řekněme, že tlak unikne přes pojistný ventil aniž by došlo k explozi samotného článku, ale co bude následovat.

Zvýší se vnitřní odpor: Kontakt mezi vrstvami se přeruší.
Článek v podstatě "umře": Prostě přestane dodávat proud nebo se výkon drasticky propadne.

Bezpečnostní výhoda: Na rozdíl od tekutých elektrolytů, které jsou vysoce hořlavé a při narušení obalu mohou vést k tepelnému úniku (thermal runaway), pevné elektrolyty jsou většinou nehořlavé.

Paradoxně tedy bude článek s pevným elektrolytem pravděpodobně bezpečnější než klasická nafouknutá Li-ion baterie.


Jak to budou výrobci řešit u článků pro spotřební elektroniku?

Nikdo nechce nosit v kapse telefon, který váží půl kila kvůli masivnímu ocelovému pouzdru článku. Vývoj se proto ubírá dvěma směry.

1. Hybridní a polymerové elektrolyty: Tyto materiály jsou pružnější a vyžadují mnohem nižší tlak (nebo téměř žádný) ve srovnání s čistě keramickými typy.

2. Nanostruktury: Inženýři pracují na površích, které do sebe "zapadnou" na molekulární úrovni, čímž se eliminují prázdné prostory i bez extrémního vnějšího sevření tedy i bez vysokého tlaku.