Keramička baterija lako podnosi ekstremne temperature do 150 °C

Standardne litij-ionske baterije danas su nezamjenjive zbog svoje visoke gustoće energije, ali dolaze sa značajnim rizicima. Tekući elektroliti u njima su zapaljivi, što može dovesti do eksplozija ili opasnih kemijskih požara ako se oštete ili izlože visokoj toplini. To ograničava njihovu upotrebu u naprednim tehnologijama kao što su zrakoplovna oprema, vojni sustavi i industrijski senzori za Internet stvari (IoT). Baterije u čvrstom stanju nude rješenje, gdje se tekućina zamjenjuje čvrstim medijem. Međutim, do sada je bilo izuzetno teško proizvesti potpuno keramičke verzije za male uređaje zbog fizičkih ograničenja. Što su keramički slojevi tanji, to cijela struktura postaje krhkija i sklonija lomljenju.

Kineski istraživači riješili su ovaj inženjerski izazov domišljatom metodom višeslojnog slaganja. To omogućuje da slojevi budu dovoljno tanki za visoku gustoću energije, ali dovoljno jaki da spriječe mehanička oštećenja. Tijekom procesa istovremenog zagrijavanja materijala, na granicama se prirodno formira mikroskopski kemijski sloj. To djeluje kao ljepilo koje ispunjava sve unutarnje praznine i drži bateriju zajedno, a istovremeno omogućuje glatko i brzo kretanje litijevih iona.

Rezultat je vrlo fleksibilna baterija koja stabilno radi na temperaturama od 150°C. Na toj toplini, tipična baterija pametnog telefona bi se nabubrila, pukla ili zapalila u roku od nekoliko minuta. Međutim, budući da je ovo potpuno novi i eksperimentalni pristup, trebali bismo biti malo oprezni s predviđanjima o trenutnom masovnom prihvaćanju. Tijekom testiranja na sobnoj temperaturi, baterija je zadržala 76,2 posto svog izvornog kapaciteta nakon 100 ciklusa punjenja i pražnjenja. Iako je ovo obećavajuće za laboratorijske uvjete, u praksi će za svakodnevnu elektroniku biti potrebna još veća dugoročna izdržljivost tijekom tisuća ciklusa.

Međutim, tehnologija ima ogroman potencijal za smanjenje troškova proizvodnje. Ne zahtijeva nikakav vanjski pritisak za održavanje oblika, što je često problem s drugim dizajnima čvrstog stanja. Što je još važnije, može se proizvoditi na normalnom zraku, a ne u skupim, hermetički zatvorenim vakuumskim laboratorijima. Baterija je potpuno nezapaljiva i održava svoj oblik čak i pod dugotrajnom izravnom vatrom, otvarajući put komercijalizaciji sljedeće generacije pametnih nosivih uređaja.