Super-bateria care poate revoluționa lumea tehnologiei. Există o zicală care spune că ”norocul este atunci când oportunitatea se întâlnește cu pregătirea”. Un bun exemplu în acest sens îl constituie o descoperire făcută în 2016, la Universitatea din California, de studenta Mya Le Thai.
După ce s-a jucat în laborator, ea a făcut, întâmplător, o descoperire care ar putea face ca o baterie reîncărcabilă să dureze și 400 de ani.
Ce ar însemna asta? Laptopuri și smartphone-uri cu durată mai mare de viață și mai puține baterii litiu-ion care se adună la gropile de gunoi.
O echipă de cercetători de la UCI a făcut un experiment cu nanofire pentru utilizare potențială în baterii, dar a descoperit că, în timp, firele subțiri și fragile s-ar descompune după prea multe cicluri de încărcare.
Descoperirea făcută întâmplător de o studentă
Un ciclu de încărcare este atunci când o baterie trece de la complet plină la complet goală și revine din nou la plină.
Dar într-o zi, din întâmplare, Thai a acoperit un set de nanofire de aur cu dioxid de mangan și un gel electrolit asemănător plexiglasului, informează UPWorthy.
„Ea a început să încarce în mod repetat acești condensatori cu gel și atunci am avut o surpriză”, a declarat Reginald Penner, președintele departamentului de chimie al universității. „Chestia asta a făcut 10.000 de cicluri de încărcare și încă mai merge. După câteva zile, a făcut 30.000 de cicluri timp de o lună”, a explicat Penner.
Descoperirea este una revoluționară, deoarece bateria unui laptop durează în medie între 300 și 500 de cicluri de încărcare. Nanobateria dezvoltată la UCI a făcut 200.000 de cicluri în trei luni.
Asta ar prelungi durata de viață a bateriei unui laptop cu aproximativ 400 de ani.
Restul dispozitivului va fi, probabil, ieșit din uz, cu zeci de ani înaintea bateriei, dar implicațiile unei baterii care durează sute de ani sunt uimitoare.
„Imaginea de ansamblu este că poate exista o modalitate foarte simplă de a stabiliza nanofirele de tipul celor pe care le-am studiat”, a spus Penner. „Dacă acest lucru se dovedește a fi adevărat, ar fi un mare progres pentru comunitate”, spune Penner.
Super-bateria care poate revoluționa industria auto
La rândul lor, cercetătorii de la Harvard au anunțat că au creat o baterie cu stare solidă care poate fi încărcată în câteva minute. Ei au dezvoltat o nouă baterie cu stare solidă care poate fi reîncărcată în 10 minute. Se foloseşte litiul în construcţia sa şi are un anod realizat din litiu, deci este una din acele baterii care foloseşte şi mai mult litiu.
Bateriile cu litiu metal dezvoltate la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) pot fi, de asemenea, încărcate și descărcate de cel puțin 6.000 de ori – mai mult decât orice altă celulă de baterie de tip pungă, informează Electrek.
Bateriile cu anod metalic litiu sunt considerate Sfântul Graal al bateriilor
Cercetarea publicată în Nature Materials descrie o nouă modalitate de a face baterii cu stare solidă cu un anod de litiu metalic. Xin Li, profesor asociat de Știința Materialelor la SEAS și autor principal al lucrării, a spus:
„Bateriile cu anod metalic litiu sunt considerate Sfântul Graal al bateriilor deoarece au o capacitate de zece ori mai mare decât anozii din grafit comerciali și ar putea crește distanța pe care o parcurg vehiculele electrice.
Cercetarea noastră este un pas important spre bateriile cu stare solidă mai practice pentru aplicații industriale și comerciale”.
Cea mai mare provocare
Una dintre cele mai mari provocări în proiectarea bateriilor cu stare solidă este formarea dendritelor pe suprafața anodului.
Dendritele sunt proiecții de metal care se pot acumula pe suprafața litiului și se pot dezvolta în electrolit. Ele străpung bariera care separă anodul și catodul, provocând scurtcircuitarea sau chiar explozia bateriei.
Dendritele se formează când ionii de litiu se deplasează de la catod la anod în timpul încărcării, atașându-se la suprafața anodului într-un proces numit placare.
Acest lucru creează o suprafață neuniformă, neomogenă pe anod și permite dendritelor să prindă rădăcini.
Când este descărcat, acel strat asemănător plăcii trebuie îndepărtat de pe anod, iar atunci când placarea este neuniformă, procesul poate fi lent.
Bateria se poate reîncărca în aproximativ 10 minute
În 2021, echipa a proiectat o baterie multistrat care a inclus diferite materiale cu stabilități diferite între anod și catod. Acest design a împiedicat pătrunderea dendritelor de litiu prin controlul și conținutul lor – dar nu le-a oprit.
„În designul nostru, litiul este înfășurat în jurul particulei de siliciu, ca o coajă de ciocolată tare în jurul unui miez de alună într-o trufă de ciocolată”, a spus Li.
Deoarece placarea și decaparea pot avea loc rapid pe o suprafață plană, bateria se poate reîncărca în aproximativ 10 minute.
