Mokslininkai pasiūlė naujo tipo bateriją: įkraunama net 10 kartų greičiau nei ličio jonų modeliai ir turi dar daugiau pranašumų (1)
Įkraunamos ličio jonų baterijos iš esmės yra visur, jomis maitinama viskas, pradedant išmaniaisiais telefonais, baigiant ausinėmis, žaidimų įrenginiais ir dar daugiau.
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
Tačiau, nors šios (ir Nobelio premiją pelniusios) baterijos patogumas radikaliai pakeitė nešiojamųjų technologijų naudojimo ir įkrovimo būdą, ličio jonai toli gražu nėra tobuli.
Ličio jonų baterijų veikimas laikui bėgant blogėja, o kartais baterijų elementų trūkumai gali sukelti perkaitimą ir gaisro pavojų – gamintojams kartais tenka skubiai atšaukti gaminius, kurie gali sprogti be perspėjimo.
Ir kaip gali patvirtinti kiekvienas, turintis išmanųjį telefoną, planšetinį kompiuterį ar nešiojamąjį kompiuterį, ličio jonų baterijų įkrovimas gali būti lėtas ir daug laiko reikalaujantis procesas. Šiuo atžvilgiu mokslininkai turi pranešti gerų naujienų.
Rusijos mokslininkai sukūrė naują baterijų technologijos tipą. Jų teigimu, baterija gali įsikrauti maždaug 10 kartų greičiau nei esamos ličio jonų baterijos – tokia baterija galėtų pasiūlyti didžiulius laiko taupymo pranašumus, jeigu būtų įdiegta kasdieniuose prietaisuose.
„Baterija, pagaminta naudojant mūsų polimerą, įkraunama per kelias sekundes – maždaug 10 kartų greičiau nei tradicinė ličio jonų baterija“, – sako elektrochemijos tyrėjas Olegas Levinas iš Sankt Peterburgo universiteto. – Tai jau įrodyta atlikus eksperimentus.“
Naujų baterijų raktas yra tam tikras nitroksilo pagrindu pagamintas redokso polimeras – medžiaga, kuri, iškraunama ir įkraunama, gali grįžtamai oksiduotis (elektronų nuostoliai) ir redukuotis (elektronų prieaugis).
Šiuo atveju naudojamas redokso polimeras yra sintetinta NiSaleno (nikelio-saleno) forma, metalo turintis metalopolimeras, kuriame nikelio ir saleno atomų grandinės veikia kaip molekulinės vielos, skatinančios elektronų laidumą, o tai yra nitroksilo ir polimerinių baterijų pagrindas.
„Nitroksilo pagrindu pagamintuose polimeruose vienintelis krūvio perdavimo kelias yra elektronų šuolis tarp gretimų redokso centrų, kuris yra greitas mikroskopiniu mastu“, – aiškina tyrėjai savo tyrime.
„Nepaisant to, atrodo, kad nitroksilo pagrindu pagamintos medžiagos makroskopinis elektrinis laidumas yra labai mažas.“
Atlikdami bandymus, mokslininkai ištyrė daugybę skirtingų polimerų tipų, tačiau NiSalen buvo vienintelis, kuris pasirodė esąs stabilus ir efektyvus dėl to, kad nikelio ir saleno struktūros dirbo kaip laidus pagrindas. Struktūros vienu metu veikė kaip nitroksilo pakabukų rinktuvas, kartu palaikydamas medžiagos redoksinį pajėgumą.
Prietaisas taip pat gerai veikia esant žemai temperatūrai, ko negalima pasakyti apie temperatūrai jautrias ličio jonų baterijas. Vis dėlto greitas NiSalen kol kas yra tobulas visose srityse.
„Šiame etape jis vis dar atsilieka talpos požiūriu, t. y. 30–40 procentų mažesnis nei ličio jonų baterijose“, – sako Levinas.
„Šiuo metu stengiamės patobulinti šį rodiklį, išlaikydami įkrovimo ir iškrovimo greitį.“
Teoriškai nitroksilo pagrindu pagaminti polimerai galiausiai turėtų gerą talpumo potencialą, todėl gali būti tik laiko klausimas, kol komanda sugalvos, kaip patobulinti akumuliatorių.
Tikimės, kad be įkrovimo pagreitėjimo yra ir kitų reikšmingų pranašumų, kuriuos taip pat galėtų suteikti tokio tipo baterijos.
„Tai saugu naudoti – nėra nieko, kas galėtų kelti gaisro pavojų, skirtingai nei šiandien plačiai paplitusios kobalto baterijos (įskaitant ličio jonų baterijas)“, – sako Levinas.
„Joje taip pat yra žymiai mažiau metalų, kurie gali pakenkti aplinkai. Nikelio mūsų polimere yra nedaug, tačiau jo yra daug mažiau nei ličio jonų baterijose.“
Rezultatai pateikti „Batteries and Supercaps“.
