Viitorul bateriilor, mai aproape decât credem! Materialul care ar putea îmbunătăți performanța bateriilor cu litiu

În două studii recente, oamenii de știință din Arabia Saudită au realizat un progres important care ar putea crește performanța bateriilor cu litiu și ar putea reduce costurile prin integrarea nailonului în designul acestora.

Pe lângă emisiile reduse de dioxid de carbon, bateriile cu litiu au o densitate energetică ridicată și sunt mai ușoare decât alte tipuri de baterii. Din acest motiv, ele sunt utilizate în smartphone-uri suficient de mici pentru a încăpea în buzunar, dar și în dispozitive electronice de dimensiuni reduse, esențiale pentru explorarea spațială.

• A fost descoperită o legătură surprinzătoare între furtunile solare și cutremure
• Oamenii de știință programează bacterii pentru a devora tumorile canceroase

Există două tipuri principale de baterii cu litiu. Bateriile litiu-ion sunt cele mai comune pe piață și sunt utilizate în laptopuri, telefoane și alte produse electronice de uz casnic. Bateriile litiu-metal, pe de altă parte, au o densitate energetică mai mare și sunt folosite într-o gamă mai largă de aplicații, inclusiv în robotică și transporturi. Însă siguranța și durabilitatea acestor baterii reprezintă principalele obstacole în calea utilizării lor la scară largă. Procesul de fabricație și funcționare implică materiale corozive și periculoase, iar numeroasele reacții parazitare (reacții secundare care reduc performanța bateriilor cu litiu) limitează eficiența acestora.

Cum poate fi crescută performanța bateriilor cu litiu?

Aditivii pot stabiliza interfețele bateriilor, îmbunătățindu-le astfel performanța. Cercetătorii de la KAUST au descoperit că nailonul, același polimer utilizat în îmbrăcăminte, poate fi dizolvat într-o soluție blândă pe bază de litiu și folosit ca aditiv pentru bateriile cu litiu-metal. Rezultatul a fost o baterie mai eficientă, cu o durată de viață extinsă și cu un număr redus de reacții parazitare.

Prin analiza interacțiunilor chimice dintre nailon și litiu, inclusiv a legăturilor moleculare esențiale, studiul demonstrează că acest material textil obișnuit poate fi dizolvat în solvenți mult mai puțin agresivi decât se credea anterior, îmbunătățind astfel performanța bateriilor, scrie Tech Xplore.

O posibilă soluție de stocare a energiei regenerabile

„Polimerii au fost întotdeauna dificil de dizolvat în electroliții obișnuiți ai bateriilor. Am realizat un studiu detaliat asupra proprietăților chimice și am modificat structura de solvat și interacțiunile acestora”, a explicat Zhiming Zhao, cercetător postdoctoral la King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) și autor al studiului.

„Echipa mea de cercetare este dedicată dezvoltării soluțiilor de energie regenerabilă și stocare, inclusiv baterii cu densitate energetică mai mare și mai sigure, pentru a accelera adoptarea decarbonizării în Regat. Această descoperire promite aditivi mai ieftini și mai siguri și demonstrează avantajele cercetării științifice fundamentale”, a declarat Husam Alshareef, profesor KAUST și director al Centrului de Excelență pentru Energie Regenerabilă și Tehnologii de Stocare (CREST), care a condus cele două studii.

Primul studiu a fost publicat în ACS Energy Letters.

Cel de-al doilea studiu a fost publicat în Energy & Environmental Science.

Vă recomandăm să citiți și:

O tehnologie revoluționară promite să facă realitatea virtuală mai… reală

Un aliaj superelastic care funcționează la temperaturi extreme ar putea ajuta în explorarea spațiului

Inteligența Artificială a creat un microcip „extraterestru” pe care cercetătorii nu-l pot înțelege

Vom putea vreodată să folosim motoarele warp, propuse prima oară acum mai bine de 30 de ani?