Bateria przyszłości

Poszukiwanie baterii nowej generacji popchnęło naukowców, pracujących z synchrotronem w Canadian Light Source, do wypróbowania nowych metod i materiałów, które mogą pomóc w stworzeniu bezpieczniejszych, tańszych, bardziej wydajnych i dłużej działających źródeł energii, do wykorzystania w prawie każdym urządzeniu – od pojazdów do telefonów.Bateria przyszłości

Rys.1 Schemat ośrodka synchrotronowego, © EPSIM 3D/JF Santarelli

„Zazwyczaj takie badania wiążą się ze stworzeniem nowego materiału bazując na odpowiednim połączeniu tych już dostępnych,” mówi dr Jigang Zhou. „Wydajność tych materiałów jest mierzona przez sprawdzanie natężenia prądu, napięcia, czasu ładowania oraz ilości cykli ładowania.”

„Zasadniczo, można zgadywać w ciemno, a potem sprawdzać jak dobry był to pomysł,” mówi Zhou.

Dzieje się tak, ponieważ naukowcy wciąż nie wiedzą dlaczego niektóre materiały działają lepiej od innych. Zhou i inni naukowcy za pomocą synchrotronu postanowili zbadać dostępne materiały w zupełnie inny sposób.

W standardowej baterii AA, używanej powszechnie w np. pilotach do telewizora, znajduje się dodatni i ujemny koniec, czyli elektrody. Do budowy elektrod używa się wielu materiałów, jednak Zhou i jego zespół używając nowatorskiego litowo-niklowo-magnezowego tlenku (LMNO) stworzyli dodatnią elektrodę, która może zapewnić baterii znacznie wyższe napięcie.

Materiał daje wyższe napięcie oznaczające rzeczywistą korzyść, jednak sprawia, że wysycha elektrolit – płyn niezbędny do prawidłowej pracy baterii. Naukowcy próbują ustalić, który element LMNO powoduje wysychanie elektrolitu.

Rentgen synchrotronu pozwala na wizualizację LMNO i określenie, gdzie w materiale dochodzi do wyładowania, które wysusza elektrolit, a także zapobieganiu wyładowania w tym miejscu w przyszłości.

Krzem jest obiecującym materiałem jeżeli chodzi o budowanie ujemnej elektrody – jest on tani.

„Krzem oferuje większą pojemność baterii w porównaniu to tradycyjnych,” mówi Zhou. „Taka bateria może pracować dłużej po jednym naładowaniu.”

Zhou stwierdził, że „Pojemność krzemu jest 10 razy większa niż obecnie stosowane ujemne elektrody.” Jednak z nowym materiałem przychodzą nowe problemy. Kiedy krzem jest używany w baterii, zmienia się jego objętość, zależnie od tego czy bateria jest naładowana czy rozładowana. Te zmiany objętości podczas cykli ładowania mogą spowodować zniszczenie baterii, więc naukowcy szukają sposobów, aby krzem był bardziej stabilny dzięki czemu mógłby być wykorzystywany w celach komercyjnych.

  1. http://www.lightsource.ca/news/media_release_20141030.php
  2. http://phys.org/news/2014-10-battery-future.html
  3. Canadian Light Source

Opracowała: Olga Polakowska

Korekta: Maciej Bielak-Wolanin

Bookmark the permalink.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *


*