Keramična baterija brez težav prenese ekstremne temperature do 150 °C

Standardne litij-ionske baterije so danes nepogrešljive zaradi svoje visoke energijske gostote, vendar prinašajo veliko tveganje. Tekoči elektroliti v njih so namreč vnetljivi, kar lahko ob poškodbah ali visoki vročini privede do eksplozij ali nevarnih kemičnih požarov. To omejuje njihovo uporabo v naprednih tehnologijah, kot so vesoljska oprema, vojaški sistemi in industrijski senzorji za internet stvari (IoT). Rešitev ponujajo baterije na trdno stanje, kjer tekočino zamenja trden medij. Vendar pa je bilo do sedaj izjemno težko izdelati povsem keramične različice za majhne naprave zaradi fizikalnih omejite. Tanjše kot so keramične plasti, bolj krhka in nagnjena k lomljenju postane celotna struktura.

Kitajski raziskovalci pa so ta inženirski izziv rešili z domiselno metodo večplastnega zlaganja. S tem so dosegli, da so plasti dovolj tanke za visoko energijsko gostoto, a hkrati dovolj močne, da ne pride do mehanskih poškodb. Med postopkom sočasnega segrevanja materialov se na mejah naravno ustvari mikroskopska kemična plast. Ta deluje kot lepilo, ki zapolni vse notranje vrzeli in drži baterijo skupaj, hkrati pa omogoča nemoteno in hitro gibanje litijevih ionov.

Rezultat je izjemno prilagodljiva baterija, ki stabilno deluje pri temperaturi 150 °C. Pri tej vročini bi se običajna baterija pametnega telefona v nekaj minutah napihnila, počila ali zagorela. Ker pa gre za povsem nov in eksperimentalen pristop, moramo biti pri napovedih o takojšnji masovni uporabi nekoliko previdni. Med testiranjem na sobni temperaturi je baterija po 100 ciklih polnjenja in praznjenja ohranila 76,2 odstotka svoje prvotne zmogljivosti. Čeprav je to za laboratorijske pogoje obetavno, bo v praksi za vsakdanjo elektroniko potrebno doseči še večjo dolgoročno vzdržljivost skozi tisoče ciklov.

Kljub temu ima tehnologija ogromen potencial za znižanje proizvodnih stroškov. Za ohranjanje oblike namreč ne potrebuje nobenega zunanjega pritiska, kar je pogosto težava pri drugih modelih na trdno stanje. Še pomembneje pa je, da jo je mogoče izdelovati na običajnem zraku in ne v dragih, nepredušnih vakuumskih laboratorijih. Baterija je popolnoma negorljiva in ohrani svojo obliko tudi pod dolgotrajnim neposrednim ognjem, s čimer odpira pot do komercializacije naslednje generacije pametnih nosljivih naprav.