Wyobraź sobie baterię, którą można ładować przez dziesięciolecia. Nie musisz już pozbywać się telefonów komórkowych z powodu wyczerpania się baterii. Nigdy więcej wysypisk wypełnionych bateriami litowo-jonowymi.
To krok bliżej rzeczywistości, dzięki pracy naukowców z University of California w Irvine.
Odkrycie, które może prowadzić do bardzo długiej żywotności baterii, nastąpiło przez przypadek. Zespół naukowców pod przewodnictwem Reginalda Pennera, przewodniczącego uniwersyteckiego wydziału chemii, badał nanodruty, drobne przewody przewodzące, które obiecują zastosowanie w akumulatorach. Problem polega na tym, że nanodruty są kruche i generalnie zaczynają strzępić się i pękać po pewnej liczbie cykli ładowania.
Pewnego dnia Mya Le Thai, doktorantka w laboratorium Pennera, zdecydowała się na kaprys, aby przełączyć ciekły elektrolit otaczający zespół nanoprzewodowy na wersję żelową.
„Zaczęła cyklicznie zmieniać te kondensatory żelowe i właśnie wtedy otrzymaliśmy niespodziankę” - wspomina Penner. „Powiedziała:„ coś przejechało 10 000 cykli i wciąż trwa ”. Wróciła kilka dni później i powiedziała: „jeździ na rowerze przez 30 000 cykli”. Trwało to przez miesiąc. ”
Zespół zdał sobie sprawę, że ma coś specjalnego na rękach. Chociaż nadal nie są pewni, dlaczego użycie elektrolitu żelowego wydaje się powstrzymywać rozpad nanodrutów, mają one hipotezę. Żel, wyjaśnia Penner, ma grubość tak grubą jak masło orzechowe. Nanodruty, które są setki razy cieńsze od ludzkich włosów i wykonane z tlenku manganu, są w 80 procentach porowate. Z biegiem czasu gęsty żel powoli przenika do porów w nanodrutach i czyni je bardziej miękkimi. Ta miękkość zmniejsza ich kruchość.
„Po 5000 cykli z normalną cieczą [nanodruty] zaczynają pękać”, mówi Penner. „A potem zaczynają spadać. Nic nie dzieje się w żelu. ”
Obecnie zespół pracuje nad przetestowaniem tej hipotezy. Jeśli to prawda, będą kontynuować eksperymenty z różnymi rodzajami materiałów i żeli, aby zobaczyć, co działa najlepiej. Jeśli prace się utrzymają, nanodruty owinięte żelem mogą ostatecznie stać się składnikiem bardzo trwałych baterii. To prawdopodobnie kilka lat później, mówi Penner, choć odbiera telefony od firm zainteresowanych tworzeniem swojego laboratorium.
„Ogólny obraz jest taki, że może istnieć bardzo prosty sposób ustabilizowania nanodrutów tego rodzaju, który badaliśmy”, mówi Penner. „Jeśli okaże się to ogólnie prawdą, byłby to wielki postęp dla społeczności”.
Ponieważ większość elektroniki użytkowej ma żywotność ograniczoną przez czynniki oprócz żywotności baterii, bateria, która wytrzymuje dekadę lub dwie, może z łatwością przeżyć urządzenie, które zasila.
„Jeśli uda Ci się uzyskać 100 000 cykli z baterii litowo-jonowej, może to oznaczać, że nigdy nie będziesz musiał kupować dwóch z nich” - mówi Penner. „Mówimy o życiu wynoszącym 20 lat, a może nawet dłużej.”
