X'inhuma l-batteriji tal-istat solidu flessibbli?

Grupp ta’ xjenzati internazzjonali żviluppaw tip ġdid ta’ batterija solid-state li tista’ żżid il-firxa ta’ vetturi elettriċi u tipprevjeni n-nirien f’laptops u smartphones. L-awturi jiddeskrivu s-sejbiet tagħhom f'Materjali tal-Enerġija Avvanzati. Billi jissostitwixxu l-elettroliti likwidi użati fil-batteriji rikarikabbli konvenzjonali ma 'solidi', taċ-ċeramika huma kapaċi jipproduċu batteriji aktar effettivi, fit-tul li huma wkoll aktar sikuri għall-użu. Ir-riċerkaturi jittamaw li dawn il-vantaġġi jistgħu jwittu t-triq għal batteriji aktar effiċjenti u ekoloġiċi għal kull tip ta 'apparat inkluż karozzi elettriċi.

L-awturi tal-istudju, mill-Istati Uniti u r-Renju Unit, ilhom jesploraw alternattivi għal elettroliti likwidi fil-batteriji tal-jone tal-litju għal xi żmien. Fl-2016 ħabbru l-iżvilupp ta 'batterija ta' stat solidu li tista 'topera b'aktar minn darbtejn il-vultaġġ ta' ċelloli konvenzjonali tal-jone tal-litju, iżda b'effiċjenza simili.

Filwaqt li l-aħħar disinn tagħhom jirrappreżenta titjib sinifikanti fuq din il-verżjoni preċedenti, ir-riċerkatur Professur Donald Sadoway mill-MIT jinnota li għad hemm lok għal titjib: "Il-kisba ta 'konduttività jonika għolja f'materjali taċ-ċeramika f'temperaturi elevati tista' tkun diffiċli," spjega. "Din kienet kisba innovattiva." Ir-riċerkaturi jittamaw li wara li jkunu ttestjati dawn il-batteriji mtejba se jkunu adattati għal vetturi elettriċi jew saħansitra li jħaddmu l-ajruplani.

Fil-batteriji ta 'stat solidu, il-ħsara minħabba sħana żejda tiġi evitata bl-użu ta' elettroliti taċ-ċeramika aktar milli dawk li jaqbdu u likwidi. Jekk il-batterija tkun bil-ħsara u tibda ssaħħan iżżejjed il-chars tal-elettroliti taċ-ċeramika aktar milli taqbad, li ma jħallihiex tieħu n-nar. Il-pori fl-istruttura ta 'dawn il-materjali solidi jippermettulhom ukoll li jġorru tagħbija ferm ogħla ta' ċarġ elettriku b'jonji li jiċċaqalqu minn netwerk estiż fi ħdan is-solidu.

Dawn il-karatteristiċi jfissru li x-xjenzati setgħu jgħollu kemm il-vultaġġ kif ukoll il-kapaċità tal-batteriji tagħhom meta mqabbla ma 'dawk li fihom elettroliti likwidi li jaqbdu. Fil-fatt, qal il-Professur Sadoway: "Urejna ċellula tal-litju-arja bi 12-il volt li topera f'90 grad C [194°F]. Dak huwa ogħla milli kiseb ħaddieħor."

Dan id-disinn ġdid tal-batterija għandu vantaġġi potenzjali oħra fuq elettroliti fjammabbli, inkluż il-fatt li l-elettroliti taċ-ċeramika huma ġeneralment aktar stabbli minn dawk organiċi. "L-aqwa ħaġa hija kemm ħadmet tajjeb," qal il-Professur Sadoway. "Aħna ħriġna aktar enerġija minn din iċ-ċellula milli poġġejna fiha."

Din l-istabbiltà tista 'tħalli lill-manifatturi jippakkjaw għadd kbir ta' ċelloli fi stat solidu f'laptops jew karozzi elettriċi mingħajr ma jkollhom għalfejn joqogħdu jinkwetaw li jisħnu żżejjed, jagħmlu l-apparati ħafna aktar sikuri u jtawlu l-ħajja funzjonali tagħhom. Bħalissa, jekk dawn it-tipi ta 'batteriji jisħnu żżejjed huma għandhom ir-riskju li jieħdu n-nar - kif ġara reċentement bit-telefon Samsung Galaxy Note 7. Il-fjammi li jirriżultaw ma jkunux jistgħu jinfirxu minħabba li m'hemmx arja ġewwa ċ-ċelloli biex isostnu l-kombustjoni; tabilħaqq, ma jkunux jistgħu jinfirxu lil hinn mis-sit tal-ħsara inizjali.

Dawn il-materjali solidi huma wkoll fit-tul ħafna; b'kuntrast, xi tentattivi biex jagħmlu batteriji tal-jone tal-litju b'elettroliti likwidi li jaqbdu, li joperaw f'temperaturi ogħla (aktar minn 100 ° C) regolarment jieħdu n-nar wara 500 jew 600 ċiklu. L-elettroliti taċ-ċeramika jistgħu jifilħu aktar minn 7500 ċiklu ta 'ċarġ/skariku mingħajr ma jieħdu n-nar."

Is-sejbiet il-ġodda jistgħu jkunu sinifikanti ħafna kemm għall-estensjoni tal-firxa tal-EVs kif ukoll għall-prevenzjoni tan-nirien tal-smartphones. Skont Sadoway: "Ġenerazzjonijiet anzjani ta 'batteriji kellhom batteriji tal-istartjar tal-aċidu taċ-ċomb [tal-karozzi]. Kellhom medda qasira iżda kienu affidabbli oerhört," qal u żied li d-dgħjufija mhux prevista tagħhom kienet li "jekk sar aktar sħun minn madwar 60 ° C allura jaqbad in-nar”.

Il-batteriji tal-jone tal-litju tal-lum, jispjega, huma pass 'il fuq minn dan. "Huma għandhom medda twila iżda jistgħu jiġu mħassra minn tisħin żejjed qawwi u jaqbad in-nar," qal u żied li l-batterija l-ġdida ta 'stat solidu hija potenzjalment "avvanz fundamentali" minħabba li tista' twassal għal apparati ferm aktar affidabbli u aktar sikuri.

Ix-xjentisti tal-MIT jaħsbu li din it-teknoloġija tista’ tieħu ħames snin biex tintuża ħafna iżda anke kmieni mis-sena d-dieħla jittamaw li jaraw dawn it-tipi ta’ batteriji mwaħħla fi smartphones minn manifatturi kbar bħal Samsung jew Apple. Innutaw ukoll li hemm ħafna użi kummerċjali għal dawn iċ-ċelloli minbarra t-telefowns, inklużi laptops u vetturi elettriċi.

Madankollu l-Professur Sadoway iwissi li għad hemm xi triq xi jsir qabel ma t-teknoloġija tiġi pperfezzjonata. "Għandna ċellula li tidher verament eċċellenti iżda huwa jiem bikrin ħafna... Għadna rridu nagħmlu ċelloli b'elettrodi ta 'densità ta' qawwa għolja fuq skala kbira."

Sadoway jemmen li dan l-avvanz se jiġi adottat b'mod wiesa 'minnufih minħabba li għandu l-potenzjal mhux biss li jalimenta EVs b'firxa ferm akbar iżda wkoll potenzjalment jipprevjeni n-nirien ta' smartphones. Forsi aktar sorprendenti hija t-tbassir tiegħu li l-batteriji tal-istat solidu jistgħu jintużaw b'mod universali f'inqas minn ħames snin ladarba l-biċċa l-kbira tal-manifatturi jkunu konvinti mis-sikurezza u l-affidabbiltà tagħhom.