Dešimtmečius fluoridas buvo potencialus ličio jonų baterijų konkurentas. Ir jei ne 150 laipsnių pagal Celsijų poreikis, jis jau seniai būtų naudojamas kuriant baterijas. Tačiau mokslininkai jau yra nusiteikę supurtyti kiek nusistovėjusią baterijų rinką.
Dešimtmečius fluoridas buvo potencialus ličio jonų baterijų konkurentas. Ir jei ne 150 laipsnių pagal Celsijų poreikis, jis jau seniai būtų naudojamas kuriant baterijas. Tačiau mokslininkai jau yra nusiteikę supurtyti kiek nusistovėjusią baterijų rinką.
Florido jonas (rožinės spalvo) plaukioja skystame BTFE elektrolite / © Brett Savoie/Purdue University
„Fluoridinės baterijos gali turėti didesnį energijos tankį, o tai reiškia, kad jos gali ilgiau darbuotis – energijos gali užtekti aštuonis kartus ilgesniam laikui, lyginant su dabar egzistuojančiomis baterijomis“, – teigė „Caltech“ tyrėjas ir 2005-aisiais laimėjęs Nobelio premiją chemijos srityje Robert’as Grubbs’as.
Toks pasiekimas reiškia labai paprastą dalyką – turint tokią bateriją, savo išmanųjį telefoną užteks įkrauti kartą per savaitę, o ne kasdien, kaip kad dabar dažniausiai būna. Tai praverstų ir kosmoso srityje – juk erdvėlaiviai galėtų sumažinti gyvybiškai svarbų svorį, kadangi į mažesnę bateriją tilptų daugiau energijos.
Robert’as Grubbs’as teigia, kad su „fluoridu yra gana sunku dirbti, ypač dėl to, kad jis yra graužiantis ir reaktyvus“. Visgi, tyrėjų komanda teigia, kad sugebėjo išspręsti šias problemas ir išsiaiškino, kaip naudoti fluoridines baterijas su skystu elektrolitu.
Fluoridas yra anijonas – neigiamai įkrautas jonas, o tai reiškia, kad jis turi didesnį energijos tankį, bet jį sunkiau stabilizuoti. Šiam stabilizavimui padėjo elektrolito skystis, žinomas kaip bis (2,2,2,–trifluoretil) eteris arba tiesiog BTFE.
Jis leido fluorido anijonams judėti tarp elektrodų, esant kambario temperatūrai. Tyrėjai taip pat ieškojo būdų, kokius būtų galima panaudoti priedus ir taip dar labiau pagerinti tokios baterijos veikimą.
Galiausiai mokslininkai atrado formulę, kuri užtikrina baterijos stabilumą, didelį laidumą, darbuojasi esant įvairioms įtampoms ir gali būti įkrauta bei iškrauta kambario temperatūroje.
Fluoridinės baterijos iliustracija / © Brett Savoie/Purdue University
„Baterija, kuri gali darbuotis ilgesnį laiką, turi atlaikyti didesnį kiekį įkrovimo ciklų“, – sako tyrimo bendraautorius Simon’as Jones’as. „Priversti judėti daugybę įkrautų metalo katijonų yra sunku, tačiau panašų rezultatą galima pasiekti priverčiant judėti keletą įkrautų anijonų, kurie ir juda gana lengvai. Savo tyrimu parodėme, kad baterijų moksle yra verta atkreipti dėmesį į anijonus, juolab, kad įrodėme, jog fluoridas gali gerai veikti esant pakankamai aukštai įtampai.“
Komanda teigia, kad fluoridas yra labai perspektyvus ir leistų sukurti baterijas, kurių energijos užtektų gerokai ilgesniam laikui, lyginant su ličio jonų baterijomis.
„Mes dar esame gana ankstyvoje plėtros stadijoje, tačiau tai yra pirmoji pakartotinai įkraunama fluorido baterija, kuri veikia kambario temperatūroje“, – teigė Jones’as.
Tyrimo rezultatai buvo paskelbti moksliniame žurnale „Science“.
