Kol nebus atrasta kokia nors fundamentaliai nauja pamaina ličio jonų akumuliatoriams, mokslininkai be paliovos ieškos būdų į tą patį tūrį sutalpinti kuo daugiau energijos ir padidinti įkrovimo/iškrovimo ciklų skaičių. O dviem mokslininkams, panašu, pavyko labai reikšmingai išplėsti tokių akumuliatorių tarnavimo laiką – visiškai atsitiktinai, rašo geek.com.

Šiuolaikiniuose ličio jonų akumuliatoriuose paprastai naudojami ilgiausią tarnavimo laiką užtikrinantys grafito anodai. Iškrovimo/įkrovimo ciklų metu akumuliatoriaus veikimas prastėja ir ilgainiui jis tampa tiesiog nebetinkamu naudoti dėl to, kad įkrovimo ir iškrovimo metu anodai tai traukiasi, tai plečiasi, o link jų ir nuo jų nuolat migruoja ličio jonai. Šio proceso metu ant anodų susikaupia ličio junginių sluoksnis, kuris anodo plėtimosi ar susitraukimo metu atskyla. Dėl to apnuoginamas švarus anodo plotas, kuris kito ciklo metu vėl būna veikiamas ličio – tol, kol elektrodas tiesiog subyra.

Geresnė anodo alternatyva būtų aliuminis, tačiau jis įkrovimo ir iškrovimo ciklų metu plečiasi pernelyg stipriai. Ir jeigu mokslininkams pavyktų tą apimties kitimą apriboti, mes galėtume pasidžiaugti kur kas ilgiau tarnaujančiais akumuliatoriais.

Tsinghua universiteto (Kinija) mokslininkas dr. Wangas Changanas kartu su Masačusetso technologijų instituto (JAV) mokslininku dr. Li Ju bendromis pastangomis ieškojo būdų neleisti susidaryti oksidų plėvelei ant deguonies veikiamų aliuminio nanodalelių paviršiaus.

Mokslininkai ketino nanodaleles panardinti į titano oksisulfato tirpalą sieros rūgštyje: jame aliuminio oksidas ištirptų, o paviršių padengtų titano oksido sluoksnis. Kad nanodalelės pasidengtų pakankamu ir tolygiu išoriniu sluoksniu, reikalingas tam tikras laikas. Bet atsitiko nenumatytas dalykas: W. Changanas ir L. Ju pamiršo iš mirkymo vonelės ištraukti nanodaleles.

Dėl to mirkymo procesas buvo net keliomis valandomis ilgesnis nei numatyta pagal tyrimų protokolą. O per tą laiką titano oksisulfato ir sieros rūgšties molekulės sugebėjo prasisunkti į 50 nm dydžio nanodalelių vidų ir iš dalies ištirpinti viduje buvusį aliuminį.

Po tokio netikėtai ilgo mirkymo iš nanodalelių liko tik 4 nm storio išorinis titano hidroksido lukštas ir vidinis 30 nm dydžio aliuminio „trynys“. Bet mokslininkai šių iš pažiūros sugadintų nanodalelių neišmetė – jie nusprendė bandymus atlikti ir su jomis, panaudodami jas akumuliatorių gamybai.

Ir paaiškėjo, kad šios dalelės galimai išsprendė aliuminio panaudojimo anodams gaminti galvosūkį. Dėl ilgesnio mirkymo anodai nebesiplėtė ir nebesitraukė, todėl po 500 įkrovimų/iškrovimų ciklo akumuliatoriai išlaikė iki 4 kartų didesnę talpą nei ekvivalentiški akumuliatoriai su grafito anodais.

Naudojimo ilgaamžiškumo požiūriu tokie akumuliatoriai tarnauja gerokai ilgiau ir, kaip skelbiama MIT pranešime, gali sutalpinti iki trijų kartų daugiau energijos. Taigi, gali būti, kad panašiai, kaip neretai nutinka mokslo istorijoje, atsitiktinumas taps proveržio priežastimi.

Manoma, kad šio atradimo rezultatus bus nesunku perkelti į masinę gamybą, kas reiškia, kad kitos kartos perkraunamų akumuliatorių anodai gali būti iš aliuminio, dėl kurio padidės ir tokių akumuliatorių talpa, ir tarnavimo laikas. MIT pranešimą apie akumuliatorių technologijų patobulinimą rasite čia.

Komentarai (4)