Pevné polovodičové elektrolyty se dnes v lithium-iontových bateriích používají jako náhrada běžných kapalných elektrolytů především z důvodu bezpečnosti. Jsou sice hůře vodivé, ale zato zde nehrozí vznícení nebo dokonce exploze.
Na Oak Ridge National Laboratory (spadá pod Ministerstvo energetiky USA) nyní zkoumali strukturu těchto elektrolytů pomocí neutronové difrakce. Cílem je vyvinout takové typy pevných elektrolytů, které by se těm kapalným blížily z hlediska vodivosti.
Obvyklým základem pevných elektrolytů jsou dnes kombinované oxidy kovů, např. Li7La3Zr2O12. Krystaly těchto oxidů mívají podobu jakýchsi tunelů, která umožňuje, aby mezi nimi rychle proudily ionty lithia. Při výrobě této struktury ale často vznikají i oblasti se zvlášť špatnou vodivostí, které výkon baterie snižují. Všechny tyto defekty jsou důsledkem několikastupňové výroby (míchání jednotlivých oxidů, samotná chemická reakce, zahřívání/žíhání, chladnutí…), kdy v materiálu vznikají nepravidelnosti.
Stávající výzkum ukazuje, že množství defektů by se mohl omezit přidáváním různých stopových prvků. Nicméně konkrétní postupy je třeba odhalit právě tím, že se struktura materiálu bude sledovat na co nejnižší úrovni během všech kroků procesu. Přitom by se měla odhalit i nějaká obecná pravidla (např. role valenčních vlastností stopových prvků), takže další vylepšování pevných polovodičových elektrolytů by už nemuselo probíhat jen metodou pokus-omyl, jak se to víceméně děje dnes.
Na Oak Ridge National Laboratory mají přitom pro studium struktury pomocí neutronové difrakce speciální přístrojové vybavení.
Příslušné studie byly publikovány v Chemistry of Materials a v Journal of Materials Chemistry A.
Zdroj: ScienceDaily
