Jau kurį laiką mokslininkai dalijasi žiniomis apie ypatingos talpos baterijas, kurios stipriai lenkia dabartinius ličio jonų elementus. Tačiau dažnai už tokių naujienų slypi labai paprastos priežastys, kodėl tokios baterijos negali būti gaminamos. Pavyzdžiui, kaina ar trumpas tarnavimo laikas. Tačiau dabar Mičigano universiteto mokslininkai sukūrė šį tą įdomaus, kas priartins ličio-sieros baterijas prie realybės.
Nanopluošto membrana sustabdo ličio polisulfidų kelionę link © Ahmet Emre, Kotov Lab | Tyrimo autoriai
Tikriausiai ne kartą skaitėte antraštes, kad ličio-sieros baterijos gali saugoti penkis kartus daugiau energijos nei dabartiniai ličio jonų elementai. Mažesnėmis raidėmis ten pat tikriausiai rašoma, kad jos neatlaiko tiek daug įkrovimo-iškrovimo ciklų. Ličio-sierbos baterijų tarnavimo laiką įmanoma pailginti, bet tik aukojant talpą. Dabar mokslininkai sugalvojo, kaip ličio-sieros baterijoms suteikti ilgaamžiškumo, kuris nekenktų jų geriausioms savybėms.
Mičigano universiteto mokslininkai atsakymų ieškojo aramido nanopluošto audiniuose. Iš esmės tai – miniatiūrinė Kevlaro versija, kurią mokslininkai suformavo taip, kad ši primintų ląstelių membraną. Mokslininkai į nanopluošto audinį įterpė elektrolito gelį ir pastebėjo, kad baterijose jis užkerta kelią dažniausiai baterijų ilgaamžiškumo problemai – dendritų susiformavimui.
Dendritai – tai mikroskopinės adatas primenančios ataugos, kurios auga per skystą elektrolitą ir anksčiau ar vėliau sukelia mikroskopinį trumpąjį jungimą, kuris pažeidžia bateriją. Ta Kevlaro nano-kopija užkerta kelią dendritams. Bet ši membrana atlieka ir kitą funkciją.
Nauja ličio-sieros baterijų architektūra © Tyrimo autorių iliustracija.
Ličio-sieros baterijas pražudo ličio polisulfidų kelionė link ličio elektrodo (anodo). Mokslininkai membranoje suformavo mažyčius kanalus, kurie praleidžia teigiamą krūvį turinčius ličio jonus, bet sustabdo polisulfidus. Tam membrana privalo turėti elektros krūvį, bet tai – lengvai išsprendžiama problema. Įdomu tai, kad ši aramido nanopluošto membrana buvo įkvėpta biologinių procesų.
Ličio-sieros baterijos turi daug privalumų. Visų pirma, sieros Žemėje yra pakankamai daug ir ją galima išgauti mažiau problematiškais būdais nei kobaltą. Be to, siera gali būti santykinai pigi. Mičigano universiteto mokslininkai sukūrė tai, ką vadina praktiškai tobulu ličio-sieros baterijų dizainu, nes baterijos su aramido nanopluošto membrana išgyventų maždaug tūkstantį įkrovimo-iškrovimo ciklų (tai tolygu maždaug 10 metų) ir būtų draugiškesnės aplinkai. Net ir pluoštą galima gauti perdirbant senas neperšaunamas liemenes (tai – ne pokštas). Tiesa, prireiks dar kelių tyrimų, kol ličio-sieros baterijos virs realybe.
