Μια νέα γενιά μπαταριών λιθίου, βασισμένη εξ ολοκλήρου σε κεραμικά υλικά, ανέπτυξαν ερευνητές του Πανεπιστημίου Tsinghua στην Κίνα, υποστηρίζοντας ότι προσφέρει σημαντικά υψηλότερα επίπεδα ασφάλειας και αξιοπιστίας σε σχέση με τις συμβατικές λύσεις. Η νέα τεχνολογία έχει σχεδιαστεί ώστε να λειτουργεί ακόμη και σε ακραίες θερμοκρασίες, καλύπτοντας ανάγκες που μέχρι σήμερα θεωρούνταν ιδιαίτερα δύσκολες για τις μπαταρίες λιθίου.
Οι συμβατικές μπαταρίες ιόντων λιθίου χρησιμοποιούνται σήμερα σε ηλεκτρικά οχήματα, smartphones, έξυπνα ρολόγια και ιατρικά εμφυτεύματα. Ωστόσο, η χρήση υγρού ηλεκτρολύτη δημιουργεί κινδύνους διαρροής, υπερθέρμανσης και ανάφλεξης όταν οι μπαταρίες υποστούν φθορά ή λειτουργήσουν σε ιδιαίτερα απαιτητικές συνθήκες.
Λειτουργία έως τους 150 βαθμούς Κελσίου
Οι Κινέζοι ερευνητές ανακοίνωσαν ότι η νέα κεραμική μικρομπαταρία στερεάς κατάστασης λειτουργεί σταθερά σε θερμοκρασίες που φτάνουν τους 150 βαθμούς Κελσίου.
Παράλληλα, σύμφωνα με τη μελέτη που δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό Matter, η μπαταρία μπορεί να αντέξει βραχυχρόνια θερμικά σοκ έως και τους 300 βαθμούς Κελσίου χωρίς να υποβαθμίζεται η απόδοσή της.
Οι επιδόσεις αυτές υπερβαίνουν κατά πολύ τα όρια λειτουργίας των συμβατικών μπαταριών ιόντων λιθίου, οι οποίες θεωρούνται ασφαλείς σε θερμοκρασίες από περίπου -20°C έως 60°C.
«Η νέα μπαταρία προσφέρει σταθερή λειτουργία χωρίς ανάγκη εξωτερικής πίεσης σε ευρύ θερμοκρασιακό φάσμα, αποτελώντας μια ασφαλή και μηχανικά ανθεκτική λύση για τις ηλεκτρονικές συσκευές μικρού μεγέθους», αναφέρουν οι επιστήμονες.
Γιατί οι στερεές μπαταρίες θεωρούνται ασφαλέστερες
Στις σημερινές μπαταρίες λιθίου, τα ιόντα κινούνται μέσω ενός υγρού ηλεκτρολύτη για την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος. Όταν όμως η μπαταρία εκτεθεί σε υψηλές θερμοκρασίες ή υποστεί μηχανική καταπόνηση, ο ηλεκτρολύτης μπορεί να διαρρεύσει ή ακόμη και να προκαλέσει πυρκαγιά.
Οι ερευνητές σημειώνουν ότι αυτό περιορίζει σημαντικά τη χρήση των συμβατικών μπαταριών σε εφαρμογές όπου απαιτείται υψηλή θερμική αντοχή και αυξημένη αξιοπιστία, όπως τα συστήματα πυρανίχνευσης, οι βιομηχανικοί αισθητήρες του Internet of Things (IoT), η αεροδιαστημική και οι αμυντικές εφαρμογές.
Οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης αντικαθιστούν τον υγρό ηλεκτρολύτη με στερεό υλικό μεταφοράς φορτίου, μειώνοντας σημαντικά τον κίνδυνο ανάφλεξης. Μέχρι σήμερα όμως η ανάπτυξη πολύ λεπτών στερεών μπαταριών συνοδευόταν από απώλεια μηχανικής αντοχής.
Για να ξεπεράσουν αυτό το εμπόδιο, οι επιστήμονες ανέπτυξαν μια πολυστρωματική μικρομπαταρία κατασκευασμένη αποκλειστικά από κεραμικά υλικά.
Η νέα αρχιτεκτονική βελτιώνει την επαφή μεταξύ των επιμέρους στρωμάτων, ενισχύοντας τόσο την απόδοση όσο και την ανθεκτικότητα της συσκευής. Παράλληλα, οι ερευνητές μπορούν να προσαρμόζουν τον αριθμό των στρώσεων ανάλογα με τις απαιτήσεις κάθε εφαρμογής.
Όπως επισημαίνουν, η μπαταρία είναι πλήρως άκαυστη, διατηρεί τη δομική της ακεραιότητα ακόμη και υπό συνεχή έκθεση σε φλόγα και παρουσιάζει εξαιρετική θερμική σταθερότητα στον αέρα.
Σύμφωνα με τους ίδιους, η νέα τεχνολογία υπερτερεί σημαντικά έναντι των σημερινών μπαταριών με υγρούς, πολυμερικούς ή σύνθετους ηλεκτρολύτες ως προς την ασφάλεια.
Προοπτικές για ηλεκτρονικά νέας γενιάς
Οι ερευνητές εκτιμούν ότι σε βάθος χρόνου η συγκεκριμένη τεχνολογία μπορεί να αξιοποιηθεί σε wearables αισθητήρες, προηγμένα ηλεκτρονικά αεροδιαστημικών εφαρμογών και κάθε σύστημα που απαιτεί ασφαλή λειτουργία σε περιβάλλον υψηλών θερμοκρασιών.
Η εξέλιξη θεωρείται ένα ακόμη βήμα προς ασφαλέστερες και πιο ανθεκτικές μπαταρίες στερεάς κατάστασης, οι οποίες αναμένεται να διαδραματίσουν καθοριστικό ρόλο στην επόμενη γενιά ηλεκτρονικών και βιομηχανικών εφαρμογών.
Διαβάστε ακόμη
Σκέρτσος στην ημερίδα newmoney: Στόχος μας ο μετασχηματισμός της χώρας
ΓΕΚ ΤΕΡΝΑ: Καλύφθηκε το βιβλίο προσφορών για την αύξηση κεφαλαίου 500 εκατ. ευρώ (upd)
Alpha Bank: Από 1η Ιουλίου κατώτατος μισθός 1.600 ευρώ και νέο πακέτο παροχών για τους εργαζομένους
Για όλες τις υπόλοιπες ειδήσεις της επικαιρότητας μπορείτε να επισκεφτείτε το Πρώτο Θέμα
Σχολίασε εδώ
Για να σχολιάσεις, χρησιμοποίησε ένα ψευδώνυμο.