Οι μπαταρίες λιθίου-ιόντων βρίσκονται σε όλες τις φορητές συσκευές που χρησιμοποιούμε σήμερα. Προσφέρουν μεγάλη χωρητικότητα σε ενέργεια, αλλά έχουν και μειονεκτήματα, τα οποία είναι γνωστά. Δεν είναι υπερβολή να πούμε πως εκατοντάδες ερευνητικά κέντρα σε όλο τον κόσμο δουλεύουν πάνω σε αυτή την τεχνολογία, προσπαθώντας να τη βελτιώσουν, να αυξήσουν τη χωρητικότητα, να μειώσουν τον χρόνο φόρτισης, να επιμηκύνουν τη διάρκεια ζωής και να την κάνουν πιο ασφαλή.
Η πιο πρόσφατη είδηση πάνω στις μπαταρίες έρχεται από μια ερευνητική ομάδα, η οποία δημιούργησε μια μπαταρία λιθίου-θείου (Li-S), η οποία υπόσχεται πενταπλάσια χωρητικότητα! Αν και οι μπαταρίες λιθίου-θείου είναι γνωστές εδώ και καιρό, το μεγάλο τους μειονέκτημα ήταν μέχρι τώρα η πολύ μικρότερη διάρκεια ζωής. Οι ερευνητές του Monash University δούλεψαν πάνω σε αυτό το πρόβλημα, μελετώντας τις αιτίες που οδηγούν τις μπαταρίες Li-S να καταστρέφονται τόσο σύντομα.
Η επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας, Dr Mahdokht Shaibani, εξηγεί: «Η ειρωνεία είναι πως το κύριο εμπόδιο στην διάδοση των μπαταριών Li-S είναι πως η χωρητικότητα του ηλεκτροδίου θείου είναι τόσο μεγάλη που [το υλικό] δεν αντέχει [την πίεση]. Αντιθέτως, καταρρέει, όπως [κάθε υλικό] όταν υφίσταται μεγάλη πίεση».
Ουσιαστικά, η πίεση αυτή οδηγεί στην παραμόρφωση των κρίσιμων δομών στο εσωτερικό της μπαταρίας· συγκεκριμένα, το πλέγμα άνθρακα που χρησιμοποιείται για να μεταφέρει ηλεκτρόνια στο θείο, καθώς και το πολυμερές που χρησιμοποιείται ως συνδετικό μεταξύ του άνθρακα και του θείου. Η κατάρρευση αυτής της σύνδεσης έχει ως αποτέλεσμα την πολύ γρήγορη μείωση στην απόδοση της μπαταρίας.
Η Shaibani και η ομάδα της έψαξαν για άλλους τρόπους σύνδεσης των υλικών και σύντομα βρήκαν τη λύση: αντί να χρησιμοποιούν συνδετικό με πυκνή σύσταση και ελάχιστο περιθώριο κίνησης, αποφάσισαν να «δώσουν στα σωματίδια του θείου χώρο να ‘ανασάνουν’». Η νέα μπαταρία, λοιπόν, βασίζεται σε ένα παραδοσιακό συνδετικό υλικό, αλλά το οποίο έχει υποστεί διαφορετική επεξεργασία ώστε να σχηματίζει πολύ ισχυρούς δεσμούς μεταξύ του πλέγματος του άνθρακα και των σωματιδίων θείου, παρέχοντας όμως επιπλέον χώρο για τη διαστολή κατά τη διάρκεια της φόρτισης.
«Με άλλα λόγια, έφτιαξα ένα πλέγμα που μοιάζει με ιστό αράχνης, με την ελάχιστη ποσότητα συνδετικού μεταξύ των σωματιδίων, αφήνοντας περισσότερο χώρο για τις αλλαγές στη δομή και στη συνακόλουθη πίεση», αναφέρει η Shaibani.
Το αποτέλεσμα είναι μια νέα μπαταρία, η οποία στις δοκιμές της ερευνητικής ομάδας έχει επιδείξει αποδοτικότητα φόρτισης/εκφόρτισης άνω του 99% και διάρκεια πάνω από 200 κύκλους, κάτι το οποίο είναι ανήκουστο για ηλεκτρόδια τόσο μεγάλης χωρητικότητας.
Οι μπαταρίες αυτές μπορούν να κρατήσουν ένα κινητό τηλέφωνο σε λειτουργία για πέντε μέρες ή να επιτρέψουν σε ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο να καλύψει πάνω από 1000 χιλιόμετρα χωρίς επαναφόρτιση.
Και το καλύτερο; Η κατασκευή της μπαταρίας Li-S είναι απλή και πολύ οικονομική, χρησιμοποιεί τεχνικές βασισμένες στο νερό και μπορεί να οδηγήσει σε μεγάλες μειώσεις σε απόβλητα επικίνδυνα για το περιβάλλον, όπως αναφέρουν οι ερευνητές!
Πρέπει να έχετε συνδεθεί για να σχολιάσετε.