Έρχονται μπαταρίες που φορτίζονται ταχύτερα, διαρκούν περισσότερο

Μπαταρίες που θα διαρκούν περισσότερο και θα φορτίζονται δέκα φορές ταχύτερα. Είναι το όνειρο όσων εξαρτώνται από το κινητό τους τηλέφωνο ή δεν πάνε πουθενά χωρίς το φορητό υπολογιστή τους. Είναι ένα όνειρο που θα μπορούσε σύντομα να γίνει πραγματικότητα, καθώς ερευνητές από το Northwestern University του Σικάγο συνδύασαν δύο μεθόδους για να δημιουργήσουν ηλεκτρόδιο, που επιτρέπει στις μπαταρίες ιόντων λιθίου να δεκαπλασιάσουν την ταχύτητα φόρτισης και τη διάρκεια ζωής τους. Το καλύτερο απ' όλα: τέτοιες μπαταρίες θα μπορούσαν να διατίθενται προς πώληση μέσα σε μόλις 3 με 5 χρόνια.

«Βρήκαμε έναν τρόπο να παρατείνουμε τη διάρκεια ζωής μιας νέας μπαταρίας ιόντων λιθίου κατά δέκα φορές», λέει ο Χάρολντ Κουνγκ, επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας, η οποία δημοσιεύει τα αποτελέσματα της μελέτης της στην επιθεώρηση Advanced Energy Materials. «Ακόμη και μετά από
150 φορτίσεις, που μεταφράζονται σε ένα χρόνο λειτουργίας ή και περισσότερο, η μπαταρία παραμένει πέντε φορές αποδοτικότερη από τις μπαταρίες ιόντων λιθίου που υπάρχουν σήμερα στην αγορά».

Οι σημερινές μπαταρίες φορτίζονται μέσω μιας χημικής αντίδρασης, κατά την οποία ιόντα λιθίου μετακινούνται μεταξύ των δύο άκρων της μπαταρίας. Καθώς η ενέργειά της καταναλώνεται, τα ιόντα «ταξιδεύουν» από την άνοδο προς την κάθοδο μέσω του ηλεκτρολύτη, ενώ κατά τη διάρκεια της φόρτισης, προς την αντίθετη κατεύθυνση.

Ένα από τα βασικά πρακτικά προβλήματα που αποτρέπουν τη δημιουργία καλύτερων μπαταριών είναι ότι τα φύλλα γραφενίου που χρησιμοποιούν, δεν μπορούν να ενσωματώσουν πολλά ιόντα λιθίου. Επιπλέον, η ταχύτητα φόρτισης περιορίζεται από το μακρύ και λεπτό σχήμα των φύλλων αυτών.

Συνδυάζοντας δύο διαφορετικές τεχνικές, ο Κουνγκ και η ομάδα του υπόσχονται να ξεπεράσουν και τα δύο εμπόδια. Μεταξύ των φύλλων γραφενίου ενσωμάτωσαν πυρίτιο, κάτι που επέτρεψε την παρουσία περισσότερων ατόμων λιθίου στο ηλεκτρόδιο, αλλά και τη σταθεροποίηση του ίδιου του πυριτίου.

Έπειτα, χρησιμοποιώντας μια χημική διεργασία οξείδωσης, δημιούργησαν στα φύλλα εκατομμύρια μικροσκοπικές τρύπες, οι οποίες λειτουργούν ως «σύντομος δρόμος» των ιόντων λιθίου προς την άνοδο της μπαταρίας. Με τον τρόπο αυτό επισπεύδεται κατά πολύ η φόρτιση. Τώρα, οι επιστήμονες σκοπεύουν να επικεντρωθούν στην κάθοδο, ώστε με παρόμοιες τροποποιήσεις να βελτιώσουν ακόμη περισσότερο την αποδοτικότητα, ανοίγοντας το δρόμο π.χ. για μπαταρίες που θα διαρκούν μια εβδομάδα μετά από λίγα λεπτά στην πρίζα.