Μια καινοτόμος ανακάλυψη από την Κινεζική Ακαδημία Επιστημών υπόσχεται να αλλάξει ριζικά τον τρόπο που αποθηκεύουμε και χρησιμοποιούμε την ενέργεια. Οι ερευνητές ισχυρίζονται ότι ανέπτυξαν μια νέα αυτο-επιδιορθούμενη διεπιφάνεια για στερεάς κατάστασης μπαταρίες λιθίου, ικανή να επιμηκύνει τη διάρκεια ζωής τους και να αυξήσει την ενεργειακή τους πυκνότητα έως και τρεις φορές.
Η τεχνολογία που αλλάζει τους κανόνες
Η μελέτη, που δημοσιεύτηκε στην επιθεώρηση Nature Sustainability, περιγράφει έναν μηχανισμό τύπου «υγρής σφράγισης» που γεμίζει αυτόματα μικροσκοπικά κενά μέσα στη μπαταρία. Η διαδικασία αυτή εξαλείφει την ανάγκη για βαριές κατασκευές και υψηλή πίεση, καθιστώντας τη νέα γενιά μπαταριών πιο ελαφριά, αποδοτική και εύκολη στην παραγωγή.
Σε αντίθεση με τις σημερινές μπαταρίες ιόντων λιθίου, που βασίζονται σε εύφλεκτους υγρούς ηλεκτρολύτες, οι στερεάς κατάστασης μπαταρίες χρησιμοποιούν στερεά υλικά για τη μεταφορά ηλεκτρικού φορτίου. Αυτή η τεχνολογική μετατόπιση μειώνει τον κίνδυνο πυρκαγιάς και επιτρέπει τη χρήση καθαρού μεταλλικού λιθίου, ενός υλικού που αποθηκεύει δύο έως τρεις φορές περισσότερη ενέργεια από τα σημερινά εξαρτήματα.
Η λύση στο χρόνιο πρόβλημα
Μέχρι σήμερα, οι στερεάς κατάστασης μπαταρίες αντιμετώπιζαν ένα σοβαρό τεχνικό εμπόδιο: τα άκαμπτα στρώματά τους διαχωρίζονταν με τον χρόνο, μειώνοντας την αγωγιμότητα και τη διάρκεια ζωής τους. Οι Κινέζοι επιστήμονες βρήκαν τον τρόπο να το ξεπεράσουν, ενσωματώνοντας ιόντα ιωδίου μέσα στον στερεό ηλεκτρολύτη. Κατά τη λειτουργία, τα ιόντα αυτά μεταναστεύουν στη διεπιφάνεια ηλεκτροδίου–ηλεκτρολύτη, όπου σχηματίζουν ένα λεπτό στρώμα που «γεμίζει» αυτόματα τα ρήγματα.
Το αποτέλεσμα είναι μια αυτο-επιδιορθούμενη διεπιφάνεια, η οποία διατηρεί τη σταθερότητα της δομής χωρίς εξωτερική πίεση. Όπως εξήγησε ο Τσουνσενγκ Βανγκ από το Πανεπιστήμιο του Μέριλαντ, «η νέα προσέγγιση έλυσε το βασικό εμπόδιο που για δεκαετίες καθυστερούσε την εμπορική αξιοποίηση των στερεάς κατάστασης μπαταριών».
Ένα βήμα πιο κοντά στην εμπορική εφαρμογή
Οι πρώτες δοκιμές έδειξαν ότι τα πρωτότυπα διατήρησαν σταθερή απόδοση μετά από εκατοντάδες κύκλους φόρτισης και εκφόρτισης, ενώ η παραγωγή τους απαιτεί λιγότερα υλικά και χαμηλότερο κόστος. Εάν η τεχνολογία αυτή μπορέσει να εφαρμοστεί σε βιομηχανική κλίμακα, θα μπορούσε να φέρει μια νέα εποχή στην αποθήκευση ενέργειας.
Η προοπτική είναι εντυπωσιακή: smartphones που θα λειτουργούν για ημέρες με μία φόρτιση και ηλεκτρικά οχήματα ή αεροσκάφη που θα διανύουν διπλάσιες ή τριπλάσιες αποστάσεις από τα σημερινά μοντέλα.
Από τα εργαστήρια στην καθημερινότητα
Αν και οι επιστήμονες μελετούν τους στερεούς ηλεκτρολύτες από τη δεκαετία του 1970, οι σημαντικές εξελίξεις ήρθαν μόλις τη δεκαετία του 2010, με την πρόοδο στα κεραμικά υλικά και στις μεθόδους μικροκατασκευής. Η νέα κινεζική ανακάλυψη δείχνει πως το όραμα για ασφαλέστερες, ελαφρύτερες και πολύ πιο αποδοτικές μπαταρίες ίσως να βρίσκεται πιο κοντά από ποτέ — έτοιμο να μεταμορφώσει ολόκληρη τη βιομηχανία της φορητής ενέργειας.
Διαβάστε ακόμη
Κώστας Σπυρόπουλος: Η Ελλάδα μπορεί να γίνει κέντρο αριστείας της Estée Lauder στη ΝΑ Ευρώπη
Αυτή είναι η μέθοδος 52/17 που μάς κάνει πιο παραγωγικούς στη δουλειά
Για όλες τις υπόλοιπες ειδήσεις της επικαιρότητας μπορείτε να επισκεφτείτε το Πρώτο Θέμα
Σχολίασε εδώ
Για να σχολιάσεις, χρησιμοποίησε ένα ψευδώνυμο.