Home » Știință » Aplicabilitatea cristalelor superionice devine o realitate şi suntem mai aproape de crearea unui nou tip revoluţionar de baterie

Aplicabilitatea cristalelor superionice devine o realitate şi suntem mai aproape de crearea unui nou tip revoluţionar de baterie

Publicat: 16.10.2018
Aplicabilitatea cristalelor superionice devine o realitate şi suntem mai aproape de crearea unui nou tip revoluţionar de baterie
Savanţii au putut observa pentru prima dată fenomenul fizic care se află la baza proprietăţilor electrice promiţătoare a unei clase de materiale numită cristale superionice. O mai bună înţelegere a acestora poate duce la crearea unor baterii reîncărcabile mai sigure şi mai eficiente decât cele tradiţionale bazate pe litiu.

Devenind un subiect popular în ultimii cinci ani, cristalele superionice sunt un hibrid solid-lichid. Unele componente moleculare au o structură cristalină rigidă, iar altele devin lichide dacă se depăşeşte o anumită temperatură, fiind capabile să treacă prin scheletul solid, scrie Phys.

În noul studiu, savanţii de la Duke University, Oak Ridge National Laboratory (ORNL) şi Argonne National Laboratory (ANL), au probat astfel de cristale superionice care conţin cupru, crom şi seleniu (CuCrSe2) cu neutroni şi raze X pentru a determina modul în care ionii de cupru ai materialului ajung la proprietăţile lichide. Rezultatele au apărut online pe 8 octombrie în jurnalul Nature Physics.

Prin bombardarea unei mostre de CuCrSe2 pudră cu neutroni, cercetătorii au obţinut o imagine la scară largă a structurii atomice şi a dinamicii, scoţând la iveală atât vibraţiile scheletului de crom şi seleniu, cât şi fluxul de cupru din interiorul structurii.

Pentru o imagine mai restrânsă dar mai detaliată a vibraţiilor, cercetătorii au supus un cristal minuscul de CuCrSe2 la raze X de rezoluţie mare. Experimentul le-a permis să examineze modul în care razele au împrăştiat atomii şi cum vibraţiile structurii solide au declanşat propagarea undelor secundar, un indice al comportamentului materialului solid.

„Putem găsi o soluţie (solidă) pentru transportarea ionilor în baterii reîncărcabile”

Având la dispoziţie ambele seturi de informaţii, grupul de cercetători a efectuat simulări cuantice al comportamentului atomic al materialului pentru a explica descoperirile. Sub temperatura fazei de tranziţie la 87,7 grade Celsius, atomii de cupru vibrează în jurul regiunilor izolate, încadrate în structura solidă din atomi de crom şi seleniu. La o temperatură mai mare, atomii de cupru sunt capabili să sară la întâmplare între mai multe regiuni, permiţând ionilor de cupru să curgă prin cristalul solid.

Deşi mai este nevoie de cercetări pentru a înţelege modul în care atomii de cupru interacţionează unul cu altul odată ce ambele regiuni devin ocupate, descoperirile oferă indicii cu privire la modul în care materiale similare pot fi folosite în aplicaţiile electronice viitoare.

„Multe baterii din comerţ bazate pe ionii de litiu folosesc electroliţi lichizi pentru a transfera ionii între capetele bateriei”, a precizat Olivier Delaire, autor principal al studiului. „Deşi este o metodă eficientă, acest lichid poate fi inflamabil, aşa cum mulţi posesori de laptop şi smartphone au descoperit”, adaugă cercetătorul.

„Există variante ale cristalelor superionice care conţin ioni de litiu sau sodiu care se comportă precum cuprul în CuCrSe2. Dacă, cu ajutorul acestui studiu şi al viitoarelor studii, putem înţelege modul în care cristalele superionice funcţionează, atunci putem găsi o soluţie (solidă) pentru transportarea ionilor în baterii reîncărcabile”, a conchis Delaire.

Vă recomandăm să citiţi şi următoarele articole:

A fost inventată o nouă baterie cu o viaţă mult mai lungă decât orice altă baterie

Un nou dispozitiv hibrid poate elimina nevoia de baterii şi poate oferi energie nelimitată pentru viitoarele telefoane mobile

Bateria care se încarcă în doar un minut poate învinge Tesla în cursa pentru maşina ecologică a viitorului

Reuşita care ne va schimba viaţa: baterii de 30 de ori mai puternice, ce se încarcă de 1.000 de ori mai repede!

Cele mai noi articole
Invincibilitatea dronelor ucrainene sau cum se câștigă „războiul bruiajului” (DOCUMENTAR)
Invincibilitatea dronelor ucrainene sau cum se câștigă „războiul bruiajului” (DOCUMENTAR)
Detectarea de ransomware, acum mai rapidă cu o nouă abordare
Detectarea de ransomware, acum mai rapidă cu o nouă abordare
Milioane de oameni îi datorează viaţa acestui om. Invenţia sa avea să revoluţioneze medicina
Milioane de oameni îi datorează viaţa acestui om. Invenţia sa avea să revoluţioneze medicina
Imagini spectaculoase! Cum s-a văzut Calea Lactee în timpul eclipsei totale de Lună Sângerie?
Imagini spectaculoase! Cum s-a văzut Calea Lactee în timpul eclipsei totale de Lună Sângerie?
Guvernul thailandez oferă cetățenilor un milion de plante de canabis în mod gratuit
Guvernul thailandez oferă cetățenilor un milion de plante de canabis în mod gratuit
9 milioane de oameni, uciși de poluare în fiecare an. Care sunt cele mai afectate țări?
9 milioane de oameni, uciși de poluare în fiecare an. Care sunt cele mai afectate țări?
Femeile, de aproape două ori mai expuse riscului de a rămâne blocate într-o maşină accidentată
Femeile, de aproape două ori mai expuse riscului de a rămâne blocate într-o maşină accidentată
Flor de la Mar, corabia comorilor pierdute și povestea sa uluitoare
Flor de la Mar, corabia comorilor pierdute și povestea sa uluitoare
Scanerele cerebrale ultra-puternice i-ar putea ajuta pe cei cu Parkinson. Iată cum!
Scanerele cerebrale ultra-puternice i-ar putea ajuta pe cei cu Parkinson. Iată cum!
O specie de șarpe foarte colorată a fost descoperită în Paraguay
O specie de șarpe foarte colorată a fost descoperită în Paraguay
„Înmormântări în cer”, practica funerară prin care cadavrele sunt transportate în munți pentru a hrăni păsările
„Înmormântări în cer”, practica funerară prin care cadavrele sunt transportate în munți pentru a hrăni păsările
Paradă record a celor mai mici pinguini din lume, pe o plajă din Australia
Paradă record a celor mai mici pinguini din lume, pe o plajă din Australia
Microbii de pe fundul mărilor pământene ne-ar putea ajuta să găsim extratereștri
Microbii de pe fundul mărilor pământene ne-ar putea ajuta să găsim extratereștri
Un aeroport din SUA reciclează uleiul de gătit și îl folosește drept combustibil pentru avioane
Un aeroport din SUA reciclează uleiul de gătit și îl folosește drept combustibil pentru avioane
Hormonul care lungește viața șoarecilor. Cu ce ne ajută pe noi?
Hormonul care lungește viața șoarecilor. Cu ce ne ajută pe noi?
Este motocoasa un dispozitiv indispensabil în orice gospodărie? Care sunt avantajele acesteia?
Este motocoasa un dispozitiv indispensabil în orice gospodărie? Care sunt avantajele acesteia?
Test de cultură generală. Care este cea mai înaltă cascadă din lume?
Test de cultură generală. Care este cea mai înaltă cascadă din lume?
Soarele, văzut ca niciodată până acum. Steaua noastră își dezvăluie, în sfârșit, polii
Soarele, văzut ca niciodată până acum. Steaua noastră își dezvăluie, în sfârșit, polii