Istraživanje uređaja za skladištenje elektrohemijske energije i njihov razvoj spada u one oblasti nauka o materijalima u kojima se najviše radi širom sveta. Brzo rastuća potreba za baterijama visokih performansi za veliki broj aplikacija dovela je do sve većeg interesovanja za dostižne kapacitete i brzine punjenja. Jednako tako, pažnja se sve više fokusira na životni vek, bezbednost i dostupnost materijalnih resursa, kao i na ugljenične otiske.
U tom kontekstu, hemičari prof. Jurgen Janek sa Justus Liebig Univerziteta u Gisenu i prof. Volfgang Zeier sa Univerziteta u Minsteru i Helmholtz Instituta Minster iz Forschungszentrum Julich (Nemačka), pažljivo su pogledali razvoj događaja u poslednjih deset godina u oblast čvrstih baterija.
U tu svrhu, istraživači su analizirali trenutno stanje tehnologije, kritički razmatrajući izazove i nerešena pitanja koja se moraju rešiti da bi solid-state baterije bile konkurentne. Ova kritička procena tehnologije objavljena je u poslednjem broju časopisa Nature Energi kao pregledni članak.
Čvrsta baterija je dalji razvoj litijum-jonske baterije, čija se funkcija trenutno ostvaruje pomoću tečnog, organskog elektrolita. Cilj je korišćenje čvrstog elektrolita u čvrstim baterijama, obećavajući bolje karakteristike skladištenja, duži vek trajanja i povećanu bezbednost. Razvoj solid-state baterija se sprovodi širom sveta u intenzivnom istraživačkom radu već desetak godina.
„Ono što postaje jasno jeste da koncept solid-state baterije danas obuhvata niz varijacija, čiji se uspeh još ne može bezbedno predvideti“, tako Jirgen Janek sumira stanje u razvoju.
Jedan zaključak koji su istraživači izveli je da uprkos širokim aktivnostima koje se preduzimaju u istraživačkim institutima i industrijskim kompanijama, još uvek nema merljivog napretka u odnosu na uspostavljenu litijum-jonsku tehnologiju sa njenim tečnim elektrolitima. U svojoj analizi pominju različite aspekte kao odlučujuće izazove.
Jedna ključna tačka je razvoj čvrstih elektrolita koji mogu da obezbede bolje performanse baterije i bezbednost u isto vreme sa što nižom koncentracijom litijuma. Štaviše, potreban je anodni materijal maksimalnog kapaciteta, što omogućava da baterija ima manju zapreminu i težinu.
Sve u svemu, istraživači kažu da su neophodni novi pristupi u istraživanju materijala kroz kombinaciju teorije i eksperimenta, posebno kroz saradnju između što više različitih disciplina. „Mi gledamo optimistično“, kaže Volfgang Zejer. „Bez ikakve sumnje, solid-state baterije će dostići fazu komercijalizacije. Pitanje je samo kada i u kojoj meri.“
Još 2016. godine, Jirgen Janek i Volfgang Zeier, koji su u to vreme bili na Univerzitetu u Gisenu, takođe su analizirali izglede za čvrste baterije i objavili svoje rezultate u Nature Energi. Od tada, članak je citiran više od 2.000 puta, imajući presudan uticaj na ovo polje istraživanja.
U svom najnovijem i sveobuhvatnijem članku u istom časopisu, dva autora su ažurirala svoju analizu. U ranijoj analizi iz 2016. bilo je mnogo osnovnih pitanja koja su još uvek bila bez odgovora i uglavnom nerešena, ali ovog puta postoje dodatni faktori koji igraju ulogu — s jedne strane kao rezultat implementacije tehnologije, a sa druge, u vezi sa važna pitanja materijalnih sredstava i troškova.
