Nowy polimer szansą na samonaprawiające się akumulatory

Artykuł/Nauka 27.11.2013
Nowy polimer szansą na samonaprawiające się akumulatory

Nowy polimer szansą na samonaprawiające się akumulatory

Coraz więcej urządzeń, których używamy na co dzień, ma swoje własne, ładowane wielokrotnie akumulatory. Zapotrzebowanie na coraz pojemniejsze i coraz dłużej zachowujące swoje właściwości ogniwa cały czas rośnie. Telefony komórkowe potrzebują coraz większej mocy, aby zapewnić zasilanie nowym procesorom i wyświetlaczom, zaś standardowym komputerem kupowanym dziś do domu jest komputer przenośny, który – oczywiście – również powinien mieć jak najlepszą baterię.

Na poprawę parametrów akumulatorów czekają niecierpliwie również producenci coraz popularniejszych samochodów elektrycznych, dla których właściwości akumulatorów mają kluczowe znaczenia dla praktycznego znaczenia ich produktów na rynku. Nic więc dziwnego, że inżynierowie i naukowcy cały czas poszukują nowych materiałów i technologii, które pozwolą na rewolucję w dziedzinie zasilania.

Poszukiwania te idą w dwóch kierunkach: poprawy pojemności baterii oraz zapewnienia wielu cykli ładowania i rozładowania bez degradacji jej parametrów

Grupa naukowców z Uniwersytetu Stanforda oraz działu badawczego amerykańskiego Departamentu Energii ogłosiła niedawno postęp w jednej z tych dziedzin: udało im się przygotować litowo-jonową elektrodę akumulatora która jest w stanie naprawić drobne uszkodzenia, które są przyczyną zmniejszenia się wydajności baterii. Podczas cyklu ładowania i rozładowania, elektroda zmniejsza i zwiększa swoją pojemność, powodując mikrouszkodzenia. Naukowcom pracującym nad projektem, udało się stworzyć specjalny polimer, którym pokryli krzemową elektrodę akumulatora. Polimer jest wzbogacony o cząsteczki krzemu, dzięki czemu przewodzi prąd i w naturalny sposób wypełnia wszelkie ubytki w elektrodzie. Jeden z naukowców, dr Chao Wang, porównuje to do zjawiska zabliźniania się ran, które występuje w świecie organizmów żywych.

– Umiejętność gojenia jest bardzo ważna dla przeżycia organizmów żywych, chcielibyśmy tą cechę przekazać również bateriom litowo-jonowym, w celu przedłużenia ich żywotności – mówi Wang.

Powierzchnia pokrytej polimerem elektrody krzemowej pod mikroskopem - drugie zdjęcie wykonano po 5h - widać zmniejszenie uszkodzeń (fot. Stanford University)
Powierzchnia pokrytej polimerem elektrody krzemowej pod mikroskopem – drugie zdjęcie wykonano po 5h – widać zmniejszenie uszkodzeń (fot. Stanford University)

Badania te nie mają charakteru wyłącznie teoretycznego

Grupie naukowców pracujących pod kierownictwem Chao Wanga udało się stworzyć również prototypowe akumulatory, które mają już praktycznie użyteczną pojemność i wykazują się setką cykli ładowania i rozładowania bez straty pojemności. To na razie prototyp – badacze mówią o celu jakim jest 500 cykli ładowania bez straty pojemności baterii.

Dr Chao Wang prezentuje polimer opracowany przez jego zespół (fot. Stanford University)
Dr Chao Wang prezentuje polimer opracowany przez jego zespół (fot. Stanford University)

W tej chwili wiele urządzeń staje się bezużytecznymi, tylko dlatego że wysiadł w nich akumulator, którego albo nie daje się wymienić lub jest to nieopłacalne. Proste rozwiązania często są najlepsze – moim zdaniem ten oparty na nieskomplikowanym pomyśle proces “sklejania” pęknięć w elektrodzie akumulatorów może być dobrym tropem do wyprodukowania urządzeń, które dłużej będą nam służyć bez straty pojemności baterii. Na komercyjne zastosowania na pewno przyjdzie nam jeszcze zaczekać, ale jestem pewien, że wynikami pracy tych i innych naukowców żywo interesuje się wiele firm montujących akumulatory w swoich urządzeniach.

Źródło: Nature, Stanford.edu

Dołącz do dyskusji

Advertisement