Greitas įrenginių įkrovimas jau daugelį metų kelia diskusijas. Vartotojai nori kuo trumpesnio įkrovimo laiko, tačiau tai dažnai reiškia trumpesnį baterijos tarnavimo laiką. Šis kompromisas tapo galvosūkiu inžinieriams, kurie stengiasi rasti sprendimą, leidžiantį pasiekti abu tikslus vienu metu.
Asociatyvi nuotr.
Mokslininkai iš Merilando universiteto pristatė naują technologiją, kuri gali pakeisti šį nusistovėjusį modelį. Jų sukurti elektrolitai geba patys prisitaikyti prie įkrovimo sąlygų ir suteikti baterijoms naują galios bei ilgaamžiškumo balansą. Greito įkrovimo metu elektrodų potencialas dažnai peržengia saugią ribą.
Dėl to baterijos viduje prasideda nepageidaujamos cheminės reakcijos, kurios spartina degradaciją ir trumpina tarnavimo laiką. Būtent ši problema daugelį metų kėlė didžiausią nerimą tiek vartotojams, tiek inžinieriams. Jei naujasis sprendimas pasiteisins, daugiau nereikės rinktis tarp greičio ir ilgaamžiškumo.
Savireguliuojantys elektrolitai
Mokslininkų komanda sukūrė elektrolitus, kurie veikia kaip išmanus buferis. Vietoje to, kad leistų įvykti žalingoms reakcijoms, jie dinamiškai prisitaiko prie esamų sąlygų. Įkrovimo metu formuojasi druskų koncentracijos skirtumai, kurie sukelia adaptacinę reakciją.
Tai leidžia elektrolitui išplėsti savo stabilumo ribas realiuoju laiku. Kitaip nei tradiciniai sprendimai, ši sistema veikia prevenciškai, užkertant kelią žalingiems procesams dar prieš jiems prasidedant.
Unikali technologijos formulė
Sėkmės paslaptis slypi specialioje elektrolitų sudėtyje, kuri pasiekia vadinamąjį drumstumo tašką. Tai būsena, kai tirpalas yra vos per žingsnį nuo fazių atsiskyrimo. Tokia būsena leidžia sistemai itin jautriai reaguoti į pokyčius įkrovimo metu.
Praktikoje tai reiškia, kad prie anodo telkiasi junginiai, atsparūs redukcijai, o prie katodo junginiai, atsparūs oksidacijai. Ši dinamiška apsauga veikia automatiškai ir stiprėja ten, kur tuo metu jos labiausiai reikia.
Pirmieji eksperimentai buvo atlikti su įvairių tipų baterijomis, tarp jų cinko ir ličio metalinėmis. Rezultatai parodė akivaizdų veikimo pagerėjimą. Pastebėta geresnė oksidacinė stabilumas ir didesnis kuloninis efektyvumas, o tai rodo didesnį energijos panaudojimo tikslumą. Šie pasiekimai leidžia manyti, kad technologija gali būti pritaikoma įvairiose srityse, tai nuo išmaniųjų telefonų ir nešiojamų kompiuterių iki elektromobilių.
Ateities planai
Tyrėjų komanda numato dar daugiau žingsnių, kad technologija būtų pritaikyta plačiau. Jie ketina detaliai ištirti procesus, vykstančius tarp fazių, bei plėsti strategiją į gelinius elektrolitus.
Vienas svarbiausių darbų bus mastelio didinimas, kad sistema galėtų būti išbandoma didesniuose elementuose, vadinamuose maišelio tipo baterijose, naudojant realius įkrovimo protokolus. Tik tokiu būdu bus galima įsitikinti, ar laboratoriniai pasiekimai veiks pramonėje.
Teoriškai ši technologija galėtų tapti lemiamu veiksniu spartinant transporto elektrifikaciją. Jei bus įrodyta, kad baterijos gali išlaikyti ilgaamžiškumą net ir greitai įkraunamos, elektromobiliai taps patrauklesni masinei rinkai. Tai reikštų ne tik greitesnį įkrovimą, bet ir mažesnes eksploatacijos išlaidas, nes baterijas reikėtų keisti rečiau.
Rizikos ir iššūkiai
Nors rezultatai atrodo daug žadantys, vis dėlto reikia išlikti realistais. Laboratorija nėra gamykla, o teoriniai modeliai ne visada pasitvirtina realiomis sąlygomis. Galimas scenarijus, kad ši idėja susidurs su nenumatytomis problemomis arba nepateisins lūkesčių pramoninėje gamyboje. Tačiau net jei ši kryptis nebus galutinai sėkminga, ji gali tapti svarbiu pagrindu kitoms inovacijoms.
Merilando universiteto mokslininkų tyrimas rodo, kad ateityje galime išvengti pasirinkimo tarp greito įkrovimo ir ilgaamžiškumo. Savireguliuojantys elektrolitai suteikia vilčių, kad baterijos taps patvaresnės, greitesnės ir efektyvesnės.
Jei ši technologija bus sėkmingai pritaikyta pramonėje, tai gali tapti tikru lūžiu tiek vartotojų elektronikoje, tiek elektromobilių rinkoje. Net jei laukia išbandymai, akivaizdu, kad mokslas juda link sprendimų, galinčių pakeisti mūsų kasdienį gyvenimą.
