Nowy sposób na szybsze ładowanie i dłuższą żywotnosć baterii litowo-jonowych!
W akumulatorach litowo-jonowych każdy elektron ma swoje zadanie, a jony litu wykonują ten sam skomplikowany taniec między elektrodami. To właśnie od tego zależy, jak szybko naładujemy telefon czy samochód elektryczny. Do tej pory naukowcy wiedzieli, że kluczowy jest proces zwany interkalacją litu, ale nie rozumieli dokładnie, co wpływa na jego tempo. Teraz badacze z Massachusetts Institute of Technology postanowili rozwiązać tę zagadkę i opracowali model, który – trzeba przyznać – może sporo namieszać na rynku baterii.
Okazuje się, że za szybkość reakcji nie odpowiada sama dyfuzja jonów, jak wcześniej przypuszczano, lecz sprzężony transfer jonowo-elektronowy. Mówiąc prościej: lit nie działa samodzielnie, tylko w duecie z elektronem, który w tym samym momencie trafia do elektrody. Brzmi to jak naukowa ciekawostka, ale ma ogromne znaczenie praktyczne. Prof. Martin Bazant z MIT tłumaczy, że zrozumienie tego zjawiska pozwala lepiej kontrolować reakcje i znacznie przyspieszyć ładowanie akumulatora.
Zespół kierowany przez prof. Yang Shao-Horn poszedł o krok dalej. Dzięki połączeniu zautomatyzowanych eksperymentów i uczenia maszynowego przetestowano tysiące kombinacji elektrolitów. Wyniki? Niektóre aniony potrafią obniżyć energię potrzebną do przeniesienia litu i elektronów, co przekłada się na większą moc i krótszy czas ładowania. To brzmi naprawdę obiecująco, bo w praktyce oznacza możliwość projektowania baterii, które można by ładować w kilka minut bez ryzyka przegrzania czy utraty pojemności.
Nowy model nie tylko wyjaśnia dotychczasowe niewiadome, ale też daje naukowcom mapę drogową do projektowania przyszłych ogniw. Chodzi nie tylko o szybsze ładowanie, ale i o ograniczenie reakcji ubocznych, które z czasem niszczą baterię. Właśnie dlatego badacze z MIT podkreślają, że to dopiero początek zmian. Dzięki ciężkiej pracy naukowców wkrótce możemy zobaczyć akumulatory, które ładują się błyskawicznie i zachowują pełną sprawność przez lata.
Źródło: MIT
Czytaj też: Przełomowe filtry palladowe mogą umożliwić tańsze i bardziej wydajne wytwarzanie wodoru jako paliwa
Grafika tytułowa: Tyler Lastovich / Unsplash
