Ερευνητές σχεδίασαν νέα μπαταρία λιθίου με 90% μεγαλύτερη απόδοση
Επιστήμονες του Κέμπριτζ σχεδίασαν μπαταρία λιθίου-αέρος με εκπληκτική απόδοση.
Τα smartphone, τα λάπτοπ, τα tablet και κάθε είδους ηλεκτρονική συσκευή, έχουν προχωρήσει με άλματα στην εξέλιξή τους τις τελευταίες δεκαετίες. Όμως ένα από σημαντικότερα εξαρτήματά τους – η μπαταρία – έχει μείνει στο παρελθόν. Το «τεχνολογικό απολίθωμα» της δεκαετίας του ’90, έχει μια τάση υποβάθμισης μάλιστα και δεν είναι πια αρκετά επαρκές για τις σύγχρονες ανάγκες. Οπότε, δεν είναι παράξενο που ερευνητές από όλο τον κόσμο προσπαθούν να ανακαλύψουν κάποια εναλλακτική λύση.
Ως τώρα όμως, πρακτικοί περιορισμοί – όπως οι φυσικές διαστάσεις και τα προβλήματα παραγωγής – περιόρισαν κάποιες ανακαλύψεις στο να μείνουν στα εργαστήρια και μόνο. Όμως μια νέα σχεδίαση, ένα ανάπτυγμα που ονομάζεται «λιθίου–αέρος», από επιστήμονες στο πανεπιστήμιο του Κέμπριτζ φαίνεται πολλά υποσχόμενη.
Δείτε ακόμη: Συμβουλές για βελτιωμένη διάρκεια μπαταρίας – iPhone με iOS 8
Οι μπαταρίες λιθίου-αέρος (Li-air) υπάρχουν εδώ και καιρό. Ο χημικός K.M. Abraham είναι ο πρώτος που ανέπτυξε την πρώτη επαναφορτιζόμενη παραλλαγή τους το 1995, αλλά ποτέ δε θεωρήθηκαν ιδιαίτερα πρακτική λύση. Αυτό γιατί χρησιμοποιούν τον άνθρακα σαν υλικό για τη μετάδοση των ηλεκτρονίων, αντί του οξειδίου του μετάλλου που χρησιμοποιούν οι συνήθεις μπαταρίες ιόντων λιθίου που ξέρουμε. Κατ’ αυτόν τον τρόπο, οι μπαταρίες λιθίου-αέρος παράγουν ρεύμα από την αντίδραση των μορίων οξυγόνου και λιθίου, μια διαδικασία που αφήνει σαν υπόλειμμα το μη-αγώγιμο υπεροξείδιο του λιθίου. Καθώς το υπεροξείδιο του λιθίου αυξάνεται με τη χρήση της μπαταρίας, η παραγωγή ρεύματος ελαττώνεται μέχρι που τελικά παύει.
Όμως οι επιστήμονες του Κέμπριτζ ανακάλυψαν μια «παράκαμψη». Έφτιαξαν μια ένωση ιωδιούχου λιθίου μαζί με νερό, που δημιουργεί έναν ηλεκτρολύτη, ο οποίος χάρη σε στρώσεις γραφενίου είναι ελαφρύς και πορώδης. Το αποτέλεσμα; Κατά την αντίδραση, υδρογόνο από το νερό, ενώνεται με το λίθιο και παράγει κρυστάλλους υδροξείδιου του λιθίου αντί για υπεροξείδιο του λιθίου. Οι πόροι μαζεύουν τους κρυστάλλους και τους καθιστούν αδρανείς.
Δείτε ακόμη: Διορθώστε προβλήματα διαρροής μπαταρίας στο λειτουργικό iOS 9
Αυτοί οι κρύσταλλοι θα μπορούσαν να αποτελούν πρόβλημα. Αλλά εδώ είναι που υπεισέρχεται το ιωδιούχο λίθιο. Καθώς τα ηλεκτρόνια εισέρχονται στο «κύτταρο» της μπαταρίας, ιόντα ιωδίου μετατρέπονται σε ιόντα τρι-ιωδιούχα και συνδυάζονται με τους κρυστάλλους του διοξειδίου του λιθίου όπου απελευθερώνουν τους πόρους. Μάλιστα, σαν επιπλέον όφελος έχουμε το γεγονός ότι χρειάζεται πολύ λιγότερη τάση για τη διαδικασία αυτή από ό,τι σε μια κανονική μπαταρία λιθίου-αέρος με έκλυση υπεροξειδίου του λιθίου.
Για να μη σας κουράζουμε άλλο, να πούμε ότι τελικά τα αποτελέσματα ήταν εντυπωσιακά. Η σχεδίαση του Κέμπριτζ είναι κατά 90% (!) πιο αποδοτική από τις κλασικές μπαταρίες ιόντων λιθίου και αντέχει μέχρι και σε 2000 επαναφορτίσεις (συγκριτικά οι κλασικές ιόντων λιθίου αντέχουν σε μερικές εκατοντάδες). «Το επίτευγμά μας συνιστά σημαντική πρόοδο για την παρούσα τεχνολογία και έχει σαν επακόλουθο να γεννηθούν εντελώς νέες οδοί έρευνας», είπε ο Clare Grey, συγγραφέας της μελέτης, σε μια δήλωσή του.
Δεν έχουμε επιλύσει όλα τα προβλήματα που ενέχονται σε μια τέτοια χημική διαδικασία, αλλά τα αποτελέσματα δείχνουν ότι έχει ανοίξει ο δρόμος για μια νέα πρακτική συσκευή.
Δείτε ακόμη: Υπολογίστε την ηλικία της μπαταρίας του iPhone
Το θέμα βέβαια είναι το πώς θα φτάσουμε στην τελική παραγωγή. Η μπαταρία που έχει σχεδιάσει η ομάδα, στηρίζεται στην παροχή καθαρού οξυγόνου και (δυστυχώς) έχει τον κίνδυνο να εκραγεί κατά τη φόρτιση. Εξαιτίας αυτών και άλλων προβλημάτων, η ομάδα υπολογίζει ότι η τελική παραγωγή μιας τέτοιας μπαταρίας απέχει ακόμη μια δεκαετία. Αλλά είναι σημαντικό να συμπεριλάβουμε την παρακάτω ιδέα: ο τριπλασιασμός της χωρητικότητας των σημερινών μπαταριών ιόντων λιθίου, μας πήρε μια εικοσαετία. Η ομάδα του Κέμπριτζ υπόσχεται πολύ σπουδαιότερα αποτελέσματα στο μισό χρόνο και ο Grey είπε ότι αυτό είναι μόνο η αρχή.
Αν και υπάρχουν ακόμη πολλές βασικές μελέτες που χρειάζεται να γίνουν ώστε να ξεκαθαρίσουμε κάποιες λεπτομέρειες πάνω στη μηχανική του προβλήματος, αλλά τα παρόντα αποτελέσματα είναι εξαιρετικά.» είπε. «Αποδείξαμε ότι υπάρχουν λύσεις σε κάποια πολύ δύσκολα προβλήματα που έχουν σχέση με την τεχνολογία αυτή.
Δείτε ακόμη: Εξοικονόμηση μπαταρίας σε κατάσταση εκτάκτου ανάγκης
από Elichord
