Verovatno ste iskusili strah od iznenada mrtvog telefona koji se glacijalno sporo puni. Dodajte tome slušalice ili laptopove koji umiru u najnepovoljnijim trenucima. A možda ste odložili kupovinu električnog automobila zbog ograničenog dometa krstarenja (ili visoke cene). Ovi kvarovi baterija i kolapsi punjenja su zbog nedostataka u litijum-jonskim baterijama koje napajaju današnju tehnologiju.
Ali nedavno istraživanje u Nacionalnoj laboratoriji za visoko magnetno polje sa sedištem na Državnom univerzitetu u Floridi unapređuje rad na novom, boljem tipu baterije. Nalazi su objavljeni u časopisu Science Advances.
Naučnici žele da pređu sa litijum-jonskih baterija zasnovanih na tečnom elektrolitu koje su napajale naše uređaje u poslednjih 30 godina na čvrste sisteme koji mogu da zadovolje potrebe sledeće generacije elektronike. Solid-state baterije su bezbednije, smanjujući šanse za požar kada je baterija oštećena, ima kratki spoj ili se pregreje. A solid-state baterije takođe nude veću gustinu energije i duži vek trajanja baterije.
„Trenutno, možda primetite da kod svojih iPhone-a ili tableta oni imaju određeno vreme pre nego što se baterija isprazni ili pre nego što morate da promenite na novu. U idealnom slučaju, za potpuno poluprovodne baterije, mogu duže da traju“, rekla je doktorantkinja FSU Erika Truong.
Ali veliki nedostatak je sprečio širu upotrebu solid-state baterija. Oni su skupi za proizvodnju i teško ih je proizvesti u velikom broju.
Truong je u istraživačkom timu profesora hemije i biohemije na državnom univerzitetu Florida Jan-Ian Hu, koji radi na razvoju solid-state baterijskih sistema koji poboljšavaju performanse i koji su komercijalno održivi.
„U ovoj studiji smo pogledali novi dizajn čvrstog elektrolita koji se generalno može primeniti na druge sisteme kako bi poboljšao njihove performanse“, rekao je Truong.
Elektroliti služe kao ključna komponenta u baterijama, delujući kao separator između katode (ili negativnog terminala) i anode (ili pozitivnog terminala). Oni olakšavaju kretanje jona između elektroda, omogućavajući bateriji da se puni kada je priključena na napajanje ili da snabdeva napajanje kada je povezana sa uređajem kao što je telefon.
Tim FSU analizirao je strukture i svojstva obećavajućeg elektrolita napravljenog od litijum hlorida i galijum fluorida. Otkrili su strategiju koja može efikasno promovisati transport jona u čvrstim elektrolitima.
Koristeći MagLab-ove sisteme nuklearne magnetne rezonance u čvrstom stanju, istraživači su detaljno pogledali strukturne karakteristike elektrolita nalik gelu koje doprinose transportu jona. Istraga je otkrila da se hlor i fluor kombinuju u nečemu što se zove grupisanje naelektrisanja, oslobađajući litijum jone.
To znači brzo punjenje i duži vek trajanja baterije.
„Fenomen grupisanja naelektrisanja pomaže da se oslabi veza između litijuma i drugih komponenti, tako da litijum može da se kreće brže, efikasnije da se kreće kroz elektrolit“, rekao je Truong. „Ono što je takođe interesantno u vezi sa ovim materijalom je da nije čisto; više je nalik glini.“
