Home » Știință » O descoperire crucială în tehnologia bateriilor ar putea influența transporturile

O descoperire crucială în tehnologia bateriilor ar putea influența transporturile

Publicat: 02.04.2022
O descoperire crucială în tehnologia bateriilor ar putea influența transporturile
Foto: Gui Liang Xu et al., Nature Communications, 2022

Vehiculele alimentate cu baterii au schimbat semnificativ piața transporturilor. Dar pentru a alimenta vehiculele pentru distanțe mai mari, tehnologia bateriilor trebuie să devină mai ieftină.

De asemenea, sunt de dorit și bateriile ieftine capabile să stocheze în rețea energia curată intermitentă din tehnologiile solare și eoliene și să alimenteze sute de mii de case.

Pentru a satisface aceste nevoi, cercetătorii din întreaga lume se întrec pentru a dezvolta tehnologia bateriilor dincolo de standardul actual al materialelor litiu-ion.

Care este tehnologia bateriilor care ar putea schimba lumea?

Unul dintre cei mai promițători candidați este bateria sodiu-ion. Aceasta este deosebit de atractivă datorită abundenței mai mari și a costului mai mic al sodiului în comparație cu litiul. În plus, atunci când este folosită la tensiune înaltă, o baterie sodiu-ion poate crește foarte mult cantitatea de energie care poate fi stocată într-o anumită greutate sau volum.

Cu toate acestea, scăderea destul de rapidă a performanței sale a împiedicat comercializarea.

Ce au descoperit cercetătorii?

Cercetătorii de la Argonne National Laboratory al Department of Energy (DOE) din SUA au descoperit un motiv cheie pentru degradarea performanței: apariția defectelor în structura atomică care se formează în timpul etapelor implicate în pregătirea materialului catodic.

Aceste defecte duc în cele din urmă la un cutremur structural în catod, ducând la o scădere catastrofală a performanței în timpul folosirii bateriei. Înarmați cu aceste cunoștințe, dezvoltatorii de baterii vor putea acum să ajusteze condițiile de sinteză pentru a fabrica catozi sodiu-ion mult superiori.

Cheia pentru realizarea acestei descoperiri a fost încrederea echipei în capacitățile științifice de clasă mondială disponibile la Center for Nanoscale Materials (CNM) din cadrul Argonne și de la Advanced Photon Source (APS), ambele fiind facilități pentru utilizatori DOE Office of Science.

„Aceste capacități ne-au permis să urmărim schimbările în structura atomică a materialului catodic în timp real în timp ce acesta este sintetizat”, a spus Guiliang Xu, chimist asistent în divizia de științe chimice și inginerie din Argonne, scrie Tech Xplore.

În ce a constat studiul?

În timpul sintezei catodului, producătorii de materiale încălzesc încet amestecul catodic la o temperatură foarte ridicată în aer, îl mențin așa pentru o anumită perioadă de timp, apoi scad rapid temperatura până la temperatura camerei.

„A vedea înseamnă a crede. Cu facilitățile științifice de clasă mondială ale lui Argonne, nu trebuie să ghicim ce se întâmplă în timpul sintezei”, a spus Yuzi Liu, om de știință la CNM. În acest scop, echipa a apelat la microscopul electronic de transmisie al CNM și la fasciculele de raze X sincrotron de la APS.

Datele lor au arătat că la scăderea rapidă a temperaturii în timpul sintezei materialelor, suprafața particulelor catodului devenise mai puțin netedă și prezenta suprafețe mari care indicau deformare. Datele au arătat, de asemenea, că un efect de tip „împinge-trage” din aceste zone are loc în timpul ciclurilor catodice, provocând crăparea particulelor catodice și scăderea performanței.

Tehnologia bateriilor care va crește autonomia vehiculelor electrice

În urma unor studii ulterioare, echipa a descoperit că această degradare s-a intensificat atunci când catozii erau folosiți la temperatură ridicată (54 de grade Celsius) sau la încărcare rapidă (o oră în loc de 10 ore).

„Considerațiile noastre sunt extrem de importante pentru fabricarea la scară largă a catozilor sodiu-ion îmbunătățiți. Din cauza cantității mari de material implicat, să zicem, 1000 de kilograme, va exista o variație mare de temperatură, ceea ce va duce la formarea multor defecte dacă nu se iau măsurile adecvate”, a remarcat Khalil Amine, Distinguished Fellow la Argonne.

Cercetările anterioare ale membrilor echipei au dus la un anod mult îmbunătățit. „Acum, ar trebui să putem potrivi catodul nostru îmbunătățit cu anodul pentru a obține o creștere a performanței cu 20%-40%. De asemenea, tehnologia bateriilor va menține acea performanță cu cicluri pe termen lung la tensiune înaltă”, a spus Xu.

Impactul ar putea avea ca rezultat o autonomie de rulare mai mare pentru vehicule electrice mai accesibile și costuri mai mici pentru stocarea energiei în rețeaua electrică.

Echipa și-a publicat cercetările în Nature Communications.

Vă recomandăm să citiți și:

„Pielea din ciuperci”, o alternativă sustenabilă care ar putea salva planeta

Inginerii de la MIT au creat cea mai lungă baterie din fibră flexibilă din lume

Plante reîncărcabile care „strălucesc în întuneric”, tehnologia care ar putea revoluționa traiul modern

O companie susține că a dezvoltat un jetpack atât de simplu încât oricine îl poate folosi

Ștefan Trepăduș
Ștefan Trepăduș
Ștefan Trepăduș este blogger începând cu anul 2009, având experiență și în domeniile publicitate și jurnalism. Este pasionat de marketing și de tehnologie, dar cel mai mult îi place să știe lucruri, motiv pentru care a fost atras de Descopera.ro. citește mai mult
Cele mai noi articole
Compozitorul Vangelis, celebru pentru „Carele de Foc”, a murit la 79 de ani
Compozitorul Vangelis, celebru pentru „Carele de Foc”, a murit la 79 de ani
Mașina Apple, cu un pas mai aproape de realitate. Compania a solicitat un nou brevet pentru VR
Mașina Apple, cu un pas mai aproape de realitate. Compania a solicitat un nou brevet pentru VR
Derinkuyu, misteriosul oraș subteran, care a adăpostit cândva 20.000 de oameni, descoperit în subsolul unui bărbat
Derinkuyu, misteriosul oraș subteran, care a adăpostit cândva 20.000 de oameni, descoperit în subsolul unui bărbat
O nouă tehnică CRISPR, folosită pe gândacii de bucătărie. La ce ne ajută?
O nouă tehnică CRISPR, folosită pe gândacii de bucătărie. La ce ne ajută?
Caracatițele se autodistrug după împerechere, iar cercetătorii au găsit o posibilă cauză
Caracatițele se autodistrug după împerechere, iar cercetătorii au găsit o posibilă cauză
Ediție specială. Ioana Dichiseanu invitată la ALTCEVA cu Adrian Artene la un an de la moartea tatălui său, Ion Dichiseanu
Ediție specială. Ioana Dichiseanu invitată la ALTCEVA cu Adrian Artene la un an de la moartea tatălui său, Ion Dichiseanu
O rocă extraterestră, prima dovadă de pe Pământ a unei explozii de supernova de tip Ia
O rocă extraterestră, prima dovadă de pe Pământ a unei explozii de supernova de tip Ia
„O societate secretă” din cadrul Pentagonului ar ascunde informații vitale despre OZN-uri
„O societate secretă” din cadrul Pentagonului ar ascunde informații vitale despre OZN-uri
Pisicile pot să-și amintească nume. Ce ne spune asta despre feline?
Pisicile pot să-și amintească nume. Ce ne spune asta despre feline?
(P) Termoșemineul pe lemne – alternativa ieftină la încălzirea pe gaz
(P) Termoșemineul pe lemne – alternativa ieftină la încălzirea pe gaz
Cum ar putea arăta următorii cinci ani? Oamenii de știință descriu trei rezultate probabile ale pandemiei
Cum ar putea arăta următorii cinci ani? Oamenii de știință descriu trei rezultate probabile ale pandemiei
Decesele cauzate de alcool au crescut în pandemie, arată un nou studiu
Decesele cauzate de alcool au crescut în pandemie, arată un nou studiu
Test de cultură generală. Care este țara cu cele mai multe fusuri orare?
Test de cultură generală. Care este țara cu cele mai multe fusuri orare?
O premieră intergalactică. Astronomii descoperă un inel circular misterios, vechi de până la 7.000 de ani
O premieră intergalactică. Astronomii descoperă un inel circular misterios, vechi de până la 7.000 de ani
„Istoria Secretă a Umanității”, proiect nou realizat de Mădălin Ionescu la Metropola TV
„Istoria Secretă a Umanității”, proiect nou realizat de Mădălin Ionescu la Metropola TV
Mașinile ucigașe ale Kremlinului (DOCUMENTAR)
Mașinile ucigașe ale Kremlinului (DOCUMENTAR)
Experții spun că Elon Musk habar nu are cum funcționează matematica
Experții spun că Elon Musk habar nu are cum funcționează matematica
Prea multe cazuri de pneumonie, atrag atenția medicii. Care este cauza?
Prea multe cazuri de pneumonie, atrag atenția medicii. Care este cauza?