Υλικό από δέντρα, μπορεί να αντικαταστήσει τους υγρούς ηλεκτρολύτες στις μπαταρίες νέας γενιάς

Η επιδίωξη παραγωγής μπαταριών φιλικών προς το περιβάλλον, ασφαλέστερης λειτουργίας και  μεγαλύτερης ισχύος, οι ερευνητές αναζητούν νέα υλικά, στερεά, που μπορούν να αντικαταστήσουν τα υγρά που χρησιμοποιούνται συνθως στις σημερινές μπαταρίες ιόντων-λιθίου, κάνοντας στροφή στα... δέντρα
Επιστήμονες των Πανεπιστημίων Μπράουν και του του Μέριλαντ ανέπτυξαν ένα νέο υλικό που μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε μπαταρίες στερεάς κατάστασης, το οποίο προέρχεται από τα δέντρα, όπως αναφέρουν στην έρευνά τους την οποία φιλοξενεί το επιστημονικό περιοδικό Nature

Τα χαρακτηριστικά του νέου υλικού για τη δημιουργία μπαταριών

Η ομάδα παρουσίασε έναν στερεό αγωγό ιόντων που συνδυάζει χαλκό με νανοϊνίδια κυτταρίνης που προέρχονται από ξύλο.
Το υλικό αυτό έχει 10 έως 100 φορές καλύτερη αγωγιμότητα από τους υπόλοιπους αγωγούς ιόντων, υποστηρίζουν οι ερευνητές.
Το έργο αποτελεί μια συνεργασία μεταξύ του εργαστηρίου του Hu και του εργαστηρίου του Yue Qi, καθηγητή στο Brown’s School of Engineering.

«Με την ενσωμάτωση χαλκού με μονοδιάστατα νανοϊνίδια κυτταρίνης, δείξαμε ότι η συνήθως μονωτική κυτταρίνη προσφέρει ταχύτερη μεταφορά ιόντων-λιθίου εντός των πολυμερών αλυσίδων», δήλωσε ο Liangbing Hu, καθηγητής στο Τμήμα Επιστήμης και Μηχανικής Υλικών του Πανεπιστημίου του Μέριλαντ.
«Στην πραγματικότητα, βρήκαμε ότι αυτός ο αγωγός ιόντων πέτυχε ένα ρεκόρ υψηλής ιοντικής αγωγιμότητας μεταξύ όλων των στερεών πολυμερών ηλεκτρολυτών».

Τα πλεονεκτήματα του νέου υλικού

Οι σημερινές μπαταρίες ιόντων-λιθίου, οι οποίες χρησιμοποιούνται ευρέως, από τα κινητά τηλέφωνα μέχρι τα αυτοκίνητα, περιέχουν ηλεκτρολύτες κατασκευασμένους από άλας λιθίου διαλυμένους σε υγρό οργανικό διαλύτη.
Οι υγροί ηλεκτρολύτες λειτουργούν αρκετά καλά, αλλά έχουν ορισμένα μειονεκτήματα.
Σε υψηλές τάσεις, μικροσκοπικά νημάτια από μέταλλο λιθίου, που ονομάζονται δενδρίτες, μπορούν να σχηματιστούν στον ηλεκτρολύτη οδηγώντας τον σε βραχυκύκλωμα.
Επιπλέον, οι υγροί ηλεκτρολύτες κατασκευάζονται με εύφλεκτες και τοξικές χημικές ουσίες, οι οποίες μπορούν εύκολα να πάρουν φωτιά.
Οι στερεοί ηλεκτρολύτες έχουν τη δυνατότητα να αποτρέψουν τη διείσδυση δενδρίτη και μπορούν να κατασκευαστούν από μη εύφλεκτα υλικά.
Οι περισσότεροι από τους στερεούς ηλεκτρολύτες που έχουν ερευνηθεί μέχρι στιγμής είναι κεραμικά υλικά, τα οποία είναι εξαιρετικά αγώγιμα, αλλά είναι επίσης άκαμπτα και εύθραυστα.
Η κατασκευή, καθώς επίσης η φόρτιση και η εκφόρτιση μπορεί να οδηγήσουν σε ρωγμές και σπασίματα.
Το υλικό που εισάγεται σε αυτή τη μελέτη, ωστόσο, είναι λεπτό και εύκαμπτο, σχεδόν σαν ένα φύλλο χαρτιού, ενώ η αγωγιμότητα ιόντων του είναι εφάμιλλη με τα κεραμικά.
Οι ερευνητές ελπίζουν ότι το νέο αυτό υλικό θα μπορούσε να είναι ένα βήμα προς την εισαγωγή της τεχνολογίας μπαταριών στερεάς κατάστασης στη μαζική αγορά.

www.worldenergynews.gr