Τζελ ενίσχυσης μπαταρίας: 1000 χιλιόμετρα με μία μόνο φόρτιση – Πώς θα φτάσουμε εκεί

Το άγχος αυτονομίας των ηλεκτρικών οχημάτων θα μπορούσε σύντομα να αποτελέσει παρελθόν χάρη σε μια σημαντική ανακάλυψη στην τεχνολογία των μπαταριών, η οποία δυνητικά θα είναι σε θέση να εξασφαλίσει στα EV μια αυτονομία άνω των 1.000 χιλιομέτρων.

Τα σημερινά ηλεκτρικά αυτοκίνητα έχουν μέγιστη αυτονομία 480 χλμ. κατά μέσο όρο. Ακόμη και το ηλεκτρικό αυτοκίνητο με τη μεγαλύτερη αυτονομία, το Lucid Air, δεν μπορεί να διανύσει περισσότερα από 800 χιλιόμετρα με μια φόρτιση. Αλλά σε νέα μελέτη, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μικροσκοπικά σωματίδια πυριτίου και έναν ηλεκτρολύτη με βάση το τζελ για να αξιοποιήσουν την ικανότητα υψηλής φόρτισης των ανόδων πυριτίου στις μπαταρίες ιόντων λιθίου. Οι επιστήμονες δημοσίευσαν τα ευρήματά τους στο περιοδικό Advanced Science.

Η φόρτιση λειτουργεί αντίστροφα, με τα θετικά ιόντα λιθίου να επιστρέφουν στην άνοδο και τα ηλεκτρόνια να ρέουν πίσω σε ένα κύκλωμα προς τον ακροδέκτη, καθώς αυτός αποκτά θετικό φορτίο. Όταν δεν μπορούν να ρέουν άλλα ιόντα προς τον κόμβο – τεχνικά κάθοδος – η μπαταρία θεωρείται πλήρως φορτισμένη.

Το πυρίτιο έχει διερευνηθεί ευρέως ως υποψήφιο υλικό ανόδου στις μπαταρίες ιόντων λιθίου, επειδή μπορεί να συγκρατήσει έως και 10 φορές περισσότερα ιόντα λιθίου σε σχέση με τις ισοδύναμες ανόδους γραφίτη – οι οποίες χρησιμοποιούνται στις περισσότερες μπαταρίες ιόντων λιθίου σήμερα. Το πρόβλημα είναι ότι το πυρίτιο διαστέλλεται έως και τρεις φορές το μέγεθός του όταν δέχεται φόρτιση, γεγονός που μπορεί να βλάψει τη μπαταρία. Πυρίτιο κλίμακας νανομέτρων μπορεί να μετριάσει αυτό το πρόβλημα, αλλά ένα τέτοιο σύστημα απαιτεί μια πολύπλοκη και ακριβή διαδικασία παραγωγής.

Ωστόσο, στη νέα μελέτη, οι επιστήμονες επέλεξαν σωματίδια πυριτίου κλίμακας μικρομέτρων συνδεδεμένα με έναν ελαστικό ηλεκτρολύτη γέλης που διαχέει την εσωτερική πίεση η οποία προκαλείται από την διαστολή της ανόδου πυριτίου. Αυτό αποτρέπει τη σταδιακή μείωση της ικανότητας μιας μπαταρίας να αποθηκεύει και να παρέχει ενέργεια,  χωρίς να διακυβεύεται η αγωγιμότητα.

Καθώς τα σωματίδια κλίμακας μικρομέτρων είναι 1.000 φορές μεγαλύτερα από τα αντίστοιχα νανομέτρων, αυτό το νέο σύστημα μπαταρίας ανοίγει το δρόμο για ανόδους πυριτίου υψηλής ικανότητας φόρτισης, με μειωμένο κόστος.

Το αποτέλεσμα είναι μια μπαταρία λιθίου με «περίπου 40% βελτιωμένη ενεργειακή πυκνότητα» και αγωγιμότητα ιόντων παρόμοια με τις μπαταρίες που χρησιμοποιούν υγρό ηλεκτρολύτη. Με απλά λόγια, αυτό σημαίνει ότι η συγκεκριμένη μπαταρία ιόντων λιθίου που μπορεί να συγκρατήσει περισσότερα θετικά φορτισμένα ιόντα – έχοντας ουσιαστικά μεγαλύτερη ενεργειακή χωρητικότητα – διατηρώντας παράλληλα την αποτελεσματική μεταφορά ενέργειας.

Σε πραγματικές συνθήκες, αυτό θα μπορούσε να σημαίνει μεγαλύτερη διάρκεια ζωής της μπαταρίας που χρησιμοποιείται σε διάφορες συσκευές. Οι μπαταρίες του συγκεκριμένου τύπου στα EV είναι πολύ πιθανό να εξασφάλιζαν αυτονομία πάνω από 1000 χλμ. με μία μόνο φόρτιση. 

Πηγή: LIVE SCIENCE