Οι επιστήμονες προχώρησαν νέες ανακαλύψεις που θα μπορούσαν να επιτρέψουν τη δημιουργία μπαταριών που φορτίζουν μέσα σε λίγα λεπτά.
Νέες καινοτομίες στη χημεία και τα σχέδια των μπαταριών επέτρεψαν τη δημιουργία μπαταριών που μπορούν να φορτίζουν σε πέντε λεπτά – γρηγορότερα από κάθε άλλη τέτοια μπαταρία που κυκλοφορεί στην αγορά – ενώ παράλληλα καταφέρνουν να παραμένουν σταθερές καθώς χρησιμοποιούνται για μεγάλο χρονικό διάστημα.
Οι ερευνητές ελπίζουν ότι οι ανακαλύψεις αυτές θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην ευρεία υιοθέτηση των ηλεκτρικών οχημάτων, μεταξύ άλλων καθιστώντας τα φθηνότερα, καθώς και στην ανάπτυξη άλλων πιο βιώσιμων τρόπων χρήσης της τεχνολογίας.
Το χημικό στοιχείο που έφερε την επανάσταση
Ένα πρόγραμμα από το Πανεπιστήμιο Cornell διαπίστωσε ότι το ίνδιο – ένα υλικό που χρησιμοποιείται κυρίως για τη δημιουργία επιστρώσεων για οθόνες και ηλιακούς συλλέκτες – θα μπορούσε επίσης να επιτρέψει μπαταρίες που φορτίζουν γρήγορα και διατηρούν την αποθήκευσή τους. Διαθέτει έναν ιδιαίτερο συνδυασμό που του επιτρέπει να φορτίζει γρήγορα, αλλά να μην χάνει το φορτίο.
Σε μια νέα εργασία με τίτλο «Fast-Charge, Long-Duration Storage in Lithium Batteries», που δημοσιεύεται στο περιοδικό Joule, οι επιστήμονες προτείνουν ότι το νέο εύρημα θα μπορούσε να κάνει τις μπαταρίες μικρότερες και πιο αποδοτικές, ιδίως σε σύγκριση με άλλες τεχνολογίες, όπως η φόρτιση που είναι ενσωματωμένη στους δρόμους .
Σημειώνουν ωστόσο ότι υπάρχει περισσότερη δουλειά που πρέπει να γίνει: το ίνδιο είναι βαρύ, οπότε ίσως θα ήταν καλύτερο να βρεθεί ένα άλλο υλικό που να έχει κάποια από τα ίδια χαρακτηριστικά αλλά χωρίς το βάρος.
Οι μπαταρίες γρήγορης φόρτισης θα μπορούσαν να μεταμορφώσουν ένα ευρύ φάσμα βιομηχανιών, συμπεριλαμβανομένων των ηλεκτρικών αυτοκινήτων. Πολλοί οδηγοί αναφέρουν ότι πάσχουν από άγχος αυτονομίας ή φοβούνται για το πόσο θα κρατήσει η μπαταρία τους, κάτι που επιδεινώνεται μόνο από το γεγονός ότι η φόρτιση τέτοιων οχημάτων μπορεί να σημαίνει μεγάλες αναμονές ενώ το αυτοκίνητο είναι συνδεδεμένο στην πρίζα.
«Το άγχος της εμβέλειας είναι μεγαλύτερο εμπόδιο στην ηλεκτροδότηση στις μεταφορές από οποιοδήποτε άλλο εμπόδιο, όπως το κόστος και η ικανότητα των μπαταριών, και έχουμε εντοπίσει ένα μονοπάτι για την εξάλειψή του χρησιμοποιώντας ορθολογικά σχέδια ηλεκτροδίων», δήλωσε ο καθηγητής μηχανικής και κοσμήτορας στο Cornell’s College of Engineering, Lynden Archer, ο οποίος επέβλεψε το έργο.
«Εάν μπορείτε να φορτίσετε μια μπαταρία EV σε πέντε λεπτά, δεν χρειάζεται να έχετε μια μπαταρία αρκετά μεγάλη για εμβέλεια 300 μιλίων. Μπορείτε να συμβιβαστείτε με λιγότερα, γεγονός που θα μπορούσε να μειώσει το κόστος των EV, επιτρέποντας την ευρύτερη υιοθέτηση» πρόσθεσε.
Ως εκ τούτου, μια μεγάλη ποικιλία έργων αναλαμβάνονται για να προσπαθήσουν να επιταχύνουν τη φόρτιση.
Ακόμη μία καινοτομία για τις μπαταρίες λιθίου
Η νέα έρευνα από το Cornell ήρθε την ίδια στιγμή που μηχανικοί από το Εθνικό Εργαστήριο Brookhaven του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ ανακάλυψαν μια άλλη καινοτομία που βελτιώνει σημαντικά τον ρυθμό με τον οποίο μπορούν να φορτιστούν οι μπαταρίες.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η προσθήκη μιας ένωσης που ονομάζεται «celsius nitrate» σε ένα μέρος της μπαταρίας βελτιώνει δραματικά τον ρυθμό φόρτισης των μπαταριών λιθίου – ενώ τους επιτρέπει να διατηρούν μεγάλο κύκλο ζωής.
Η ομάδα πίσω από την ανακάλυψη είναι μέρος του Battery500 Consortium, μιας συνεργασίας εργαστηρίων και πανεπιστημίων που επιδιώκουν να δημιουργήσουν μπαταρίες με ενεργειακή πυκνότητα 500 watt-hours ανά κιλό – υπερδιπλάσια από αυτή που είναι διαθέσιμη σήμερα.
Αυτό δεν θα είναι δυνατό χρησιμοποιώντας μπαταρίες ιόντων λιθίου όπως αυτές που χρησιμοποιούνται σήμερα. Αντίθετα, οι επιστήμονες θα πρέπει να χρησιμοποιήσουν μπαταρίες λιθίου – οι οποίες έχουν πολύ μεγαλύτερη ενεργειακή πυκνότητα, αλλά έχουν σημαντικά προβλήματα, συμπεριλαμβανομένης της φαινομενικής επιλογής μεταξύ γρήγορης φόρτισης ή μπαταριών που μπορούν να έχουν μεγάλη διάρκεια ζωής.
Η νέα εργασία για αυτές τις μπαταρίες με τίτλο «An inorganic-rich but LiF-free interphase for fast charging and long cycle life lithium metal batteries», δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Nature Communications.