Baterie nowej generacji coraz bliżej.docx

Baterie nowej generacji coraz bliżej

W pracy opu​bli​ko​wa​nej w naj​now​szym nu​me​rze Na​tu​re Na​no​tech​no​lo​gy, na​ukow​cy z Uni​wer​sy​te​tu Stand​for​da przed​sta​wi​li swoje osią​gnię​cie, które przy​bli​ża do stwo​rze​nia anody z czy​ste​go litu - przez nie​- któ​rych na​zy​wa​nej Świę​tym Gra​alem badań nad ba​te​ria​mi.

Użyt​kow​ni​cy mo​bil​ne​go sprzę​tu elek​tro​nicz​ne​go czę​sto na​rze​ka​ją na zbyt krót​kie dzia​ła​nie ba​te​rii - łatwo prze​oczyć jak wiel​ki po​stęp do​ko​nał się w ostat​nich de​ka​dach, gdy ko​lej​ny raz po​ja​wia się ostrze​że​nie o ni​skim sta​nie na​ła​do​wa​nia, a w po​bli​żu bra​ku​je gniaz​da.

Nie​mniej ba​da​nia nad coraz do​sko​nal​szy​mi aku​mu​la​to​ra​mi są bez wąt​pie​nia jedną z naj​waż​niej​szych dzie​dzin, wy​zna​cza​jcych kie​ru​nek roz​wo​ju no​wych tech​no​lo​gii - w końcu bez ener​gii, żadne z urzą​dzeń nie bę​dzie dzia​łać i na​iw​no​ścią by​ło​by są​dzić, że w dobie mo​bil​nej ele​tro​ni​ki i u progu re​wo​lu​cji w mo​to​ry​za​cji, wiel​cy pro​du​cen​ci nie zdają sobie z tego spra​wy. Zdają, tak jak i pla​ców​ki na​uko​we na całym świe​cie, nie szczę​dząc środ​ków w tym, co tu ukry​wać, wy​ści​gu po cenne pa​ten​ty.

"Jeśli uda nam się w prak​ty​ce zwięk​szyć po​jem​ność ba​te​rii, po​wiedz​my czte​ro​krot​nie w sto​sun​ku do obec​nej tech​no​lo​gii, by​ło​by to eks​cy​tu​ją​ce. Umoż​li​wi to dwu- lub trzy​krot​ne wy​dłu​że​nie ży​wot​no​ści ba​te​rii, lub bu​do​wę sa​mo​cho​du elek​trycz​ne​go o za​się​gu 500 km w cenie 25 tys. do​la​rów" - mówi Ste​ven Chu, czło​nek ze​spo​łu ba​daw​cze​go, pro​fe​sor Uni​wer​sy​te​tu Stan​for​da, były se​kre​tarz ds. Ener​ge​ty​ki USA i lau​re​at na​gro​dy Nobla.

Na czym po​le​ga osią​gnię​cie stan​ford​czy​ków?

Znane nam do​sko​na​le z co​dzien​ne​go życia ba​te​rie li​to​wo-jo​no​we skła​da​ją się, po​dob​nie jak więk​szość ba​te​rii, z trzech pod​sta​wo​wych ele​men​tów: elek​tro​li​tu, anody i ka​to​dy. Pod​czas ła​do​wa​nia, po​zy​tyw​nie za​ła​do​wa​ne jony litu aku​mu​lo​wa​ne są w ne​ga​tyw​nie na​ła​do​wa​nej ano​dzie - two​rzo​nej dzi​siaj naj​czę​ściej z krze​mu lub węgla.

In​ży​nie​ro​wie od lat zdają sobie spra​wę z tego, że zbu​do​wa​na z litu anoda po​zwo​li​ła​by na zwie​lo​krot​nie​nie moż​li​wo​ści ba​te​rii - to dzię​ki nie​po​rów​ny​wal​nej z in​ny​mi ma​te​ria​ła​mi zdol​no​ści gro​ma​dze​nia ła​dun​ków. Pro​blem w tym, że taka anoda pod​czas gro​ma​dze​nia ła​dun​ków roz​sze​rza się nie​rów​no​mier​nie, po​wo​du​jąc w ma​te​ria​le szcze​li​ny, przez które na​stęp​nie ucie​ka​ją cenne jony litu, two​rząc den​dry​ty, które z kolei po​wo​du​ją spię​cia i szyb​ko koń​czą żywot ba​te​rii. Dru​gim pro​ble​mem jest wy​so​ka re​ak​tyw​ność li​to​wej anody z elek​tro​li​tem (szyb​kie jego zu​ży​cie), a trze​cim cie​pło wy​two​rzo​ne pod​czas ich kon​tak​tu. Ostat​ni pro​blem dał o sobie znać w ostat​nich mie​sią​cach, gdy naj​now​sze ba​te​rie w sa​mo​cho​dach Tesla oraz Dre​am​li​ne​rach ule​ga​ły za​pło​no​wi.

"Ide​al​na po​wło​ka ochron​na dla anody z litu musi być che​micz​nie sta​bil​na, by unie​moż​li​wić re​ak​cje z elek​tro​li​tem oraz me​cha​nicz​nie wy​trzy​ma​ła, by wy​trzy​mać roz​sze​rza​nie litu pod​czas ła​do​wa​nia." - tłu​ma​czy jeden z człon​ków ze​spo​łu, Yi Cui.

Roz​wią​za​nie przed​sta​wio​ne przez ze​spół na​ukow​ców Uni​wer​sy​te​tu Stan​for​da to po​wło​ka, którą twór​cy na​zwa​li na​nos​fe​ra​mi. Wę​glo​wa na​nos​fe​ra przy​po​mi​na pla​ster miodu i two​rzy ela​stycz​ny, uni​wer​sal​ny i nie​re​ak​tyw​ny filtr o gru​bo​ści 20 na​no​me​trów.

Co dalej z ba​te​ria​mi li​to​wy​mi?

Ze​spo​ło​wi Stan​for​da udało się osią​gnąć 99 pro​cent wy​daj​no​ści ku​lom​bow​skiej dla anody li​to​wej przy 150 cy​klach, co ozna​cza ol​brzy​mi po​stęp w ba​da​niach. Do 99,9 pro​cent wy​daj​no​ści, kiedy ba​te​rie mo​gły​by zo​stać wpro​wa​dzo​ne na rynek, jesz​cze tro​chę bra​ku​je, ale ba​da​cze są do​brej myśli.

"Wie​rzy​my, że tro​chę pracy in​ży​nier​skiej i za​sto​so​wa​nie no​wych ele​tro​li​tów po​zwo​li zre​ali​zo​wać prak​tycz​ną i sta​bil​ną li​to​wą anodę, która za​si​li aku​mu​la​to​ry nowej ge​ne​ra​cji."

.Źródło: phys.org