Δευτέρα, 12 Σεπτεμβρίου 2011

Μικρότερες μπαταρίες για μεγάλες εφαρμογές


Τρεις ανεξάρτητες ερευνητικές ομάδες ανακοίνωσαν σημαντικές ανακαλύψεις που μπορούν να φέρουν επανάσταση στις ευρέως χρησιμοποιούμενες επαναφορτιζόμενες μπαταρίες λιθίου.

Μια νέα ουσία από πολυμερές, σε μορφή γέλης ("τζελ"), αντικαθιστά τον ευμετάβλητο και επικίνδυνο υγρό ηλεκτρολύτη που χρησιμοποιείται σήμερα στις περισσότερες μπαταρίες αυτού του είδους, επιτρέποντας έτσι τη δημιουργία νέων μπαταριών που θα έχουν μικρότερο μέγεθος, μεγαλύτερη ισχύ, μικρότερο κόστος (10% έως 20%) και θα παρέχουν μεγαλύτερη ασφάλεια στον χρήστη (θα είναι πολύ μικρότερος ο κίνδυνος να πιάσει φωτιά η μπαταρία λόγω υπερθέρμανσης), όπως μεταδίδει το ΑΠΕ.

Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου του Λιντς στη Βρετανία, σύμφωνα με το BBC, ελπίζουν ότι, μεταξύ άλλων, η ανακάλυψή τους, όταν βρει εφαρμογές σε εμπορικά προϊόντα, θα οδηγήσει σε μικρότερους φορητούς ηλεκτρονικούς υπολογιστές και σε πιο αποδοτικά από άποψη ενέργειας ηλεκτρικά αυτοκίνητα.



Διάφορες εταιρείες υπολογιστών έχουν προσπαθήσει να λύσουν το πρόβλημα των μπαταριών. Για παράδειγμα, η Apple χρησιμοποιεί ένα ηλεκτρολύτη από στερεό πολυμερές, με τίμημα όμως την μείωση της ενεργειακής απόδοσης των υπολογιστών της. Στον τομέα της αυτοκινητοβιομηχανίας και της ηλεκτροκίνησης των οχημάτων, οι εταιρίες, για να αυξήσουν την ασφάλεια των μπαταριών τους ιδίως κατά την φόρτισή τους, τις επενδύουν με χαλύβδινες θήκες, ενώ αυξάνουν τις ασφάλειες και τα ηλεκτρονικά κυκλώματά τους, όμως έτσι αυξάνουν τόσο το μέγεθος των μπαταριών, όσο και το κόστος τους.

Οι νέες μπαταρίες με τον ηλεκτρολύτη γέλης λειτουργούν σαν τις μπαταρίες με υγρό ηλεκτρολύτη, αλλά παρεμποδίζουν την υπερθέρμανση. Το μυστικό βρίσκεται στην ανάμιξη ενός πολυμερούς, το οποίο μοιάζει με ελαστικό, με ένα αγώγιμο υγρό ηλεκτρολύτη, πάνω σε ένα λεπτό εύκαμπτο φιλμ γέλης που τοποθετείται ανάμεσα στα ηλεκτρόδια της μπαταρίας. Το πολυμερές μοιάζει με στερεό, αλλά στην πραγματικότητα περιέχει περίπου 70% υγρό ηλεκτρολύτη.

Σε μια συναφή εξέλιξη που αφορά τις μπαταρίες λιθίου ιόντων, ερευνητές στο Εθνικό Εργαστήριο Όουκ Ριτζ του υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ, που δημοσίευσαν τη σχετική εργασία στο περιοδικό για νέα υλικά "Advanced Materials", διαπίστωσαν ότι το διοξείδιο του τιτανίου δημιουργεί ένα νέο υλικό που αυξάνει την επιφάνεια των μπαταριών, διευκολύνει την φόρτιση, βελτιώνει την ισχύ και την ασφάλειά τους.

Οι ερευνητές ανέφεραν ότι, σε σχέση με τις τωρινές μπαταρίες λιθίου, επιτυγχάνονται εντυπωσιακές βελτιώσεις στον χρόνο φόρτισης και την χωρητικότητα, με αποτέλεσμα να είναι δυνατή η φόρτιση του 50% της μπαταρίας σε μόλις έξι λεπτά, όταν στον ίδιο χρόνο θα είχε φορτιστεί μόλις το 10% μιας συμβατικής μπαταρίας λιθίου ιόντων, που βασίζεται στον γραφίτη. Οι καινοτομικές μπαταρίες θεωρούνται κατάλληλες για υβριδικά και ηλεκτρικά αυτοκίνητα. Χρειάζονται όμως περαιτέρω μελέτες για να βεβαιωθούν οι επιστήμονες ότι το νέο υλικό (που δυνητικά δεν θεωρείται ακριβό) μπορεί όντως να αξιοποιηθεί σε βιομηχανική κλίμακα.

Τέλος, μια τρίτη εξέλιξη σχετικά με τις μπαταρίες λιθίου ιόντων, αφορά την ανακάλυψη ενός νέου υλικού από καφέ θαλάσσια φύκια, που μπορεί να αξιοποιηθεί στα ηλεκτρόδια των μπαταριών, αυξάνοντας την ενεργειακή χωρητικότητά και ισχύ τους και, παράλληλα, εξαλείφοντας την ανάγκη για χρήση τοξικών ουσιών κατά την παραγωγή των σημερινών μπαταριών με βάση τον γραφίτη.

Η ανακάλυψη, που παρουσιάστηκε στο περιοδικό "Science", έγινε από ερευνητές των αμερικανικών πανεπιστημίων Georgia Tech (Ινστιτούτο Τεχνολογίας Γεωργίας) και Κλέμσον, με χρηματοδότηση από τη NASA και την αυτοκινητοβιομηχανία Χόντα. Το νέο υλικό μπορεί να οδηγήσει σε φθηνότερες, ισχυρότερες, πιο φιλικές στο περιβάλλον και μεγαλύτερης διάρκειας μπαταρίες λιθίου.

real