Μια νέα γενιά ηλεκτρικών οχημάτων μπορεί να κινηθεί με μπαταρίες λιθίου που είναι ικανές να διανύσουν από 500 έως 700 μίλια με μια μόνο φόρτιση, δηλαδή το διπλάσιο εύρος σε σχέση με τις συμβατικές μπαταρίες λιθίου-ιόντων που χρησιμοποιούνται επί του παρόντος στα ΗΟV. Ωστόσο, η τεχνολογία του λιθίου μεταλλικού έχει σοβαρά μειονεκτήματα. Ο αριθμός των κύκλων φόρτισης και εκφόρτισης οδηγεί σε γρήγορη απώλεια χωρητικότητας στην μπαταρία, καθιστώντας την ανεφοδιαστική για τους οδηγούς που αναμένουν ηλεκτρικά αυτοκίνητα που θα διαρκέσουν για πολλά χρόνια.
Οι επιστήμονες ασχολούνται εδώ και πολλά χρόνια με την έρευνα διαφόρων υλικών και τεχνικών για τη βελτίωση της διάρκειας ζωής των μπαταριών. Τώρα, ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Stanford ανακάλυψαν έναν απλό και οικονομικό τρόπο για να αντιμετωπίσουν αυτό το πρόβλημα: απλώς να αδειάσουν τη μπαταρία και να την αφήσουν σε αυτήν την κατάσταση για μερικές ώρες. Αυτή η προσέγγιση, που περιγράφεται σε μια μελέτη που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature στις 7 Φεβρουαρίου, ανέκτησε τη χωρητικότητα της μπαταρίας και βελτίωσε τη συνολική της απόδοση.
«Ψάχναμε για τον απλούστερο, φθηνότερο και πιο γρήγορο τρόπο για να βελτιώσουμε τη διάρκεια ζωής των μπαταριών με λιθίο μετάλλου», δήλωσε ο συν-συγγραφέας της μελέτης, ο Wenbo Zhang, υποψήφιος για διδακτορικό στις επιστήμες και τη μηχανολογία υλικών στο Πανεπιστήμιο Stanford. «Ανακαλύψαμε ότι αυτή η βελτίωση μπορεί να επιτευχθεί αφήνοντας την μπαταρία σε μια αποφορτισμένη κατάσταση. Αυτές οι αλλαγές μπορούν να γίνουν μέσω λογισμικού διαχείρισης μπαταρίας, χωρίς επιπλέον κόστος ή αλλαγές σε συσκευές, υλικά ή παραγωγή».
Τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης μπορούν να παράσχουν πρακτική καθοδήγηση στους κατασκευαστές ηλεκτρικών οχημάτων για την προσαρμογή της τεχνολογίας μετάλλου λιθίου στις πραγματικές συνθήκες οδήγησης. «Οι μπαταρίες μετάλλου λιθίου έχουν αποτελέσει αντικείμενο εκτεταμένης έρευνας», δήλωσε ο κύριος συγγραφέας της μελέτης, ο καθηγητής Yi Cui, καθηγητής επιστήμης και μηχανικής υλικών στο Πανεπιστήμιο Stanford. «Τα ευρήματά μας μπορούν να συμβάλουν σε περαιτέρω έρευνα που θα βοηθήσει στην ευρεία χρήση μπαταριών μετάλλου λιθίου στη βιομηχανία».
Οι μπαταρίες μετάλλου λιθίου διαφέρουν από την τεχνολογία μετάλλου λιθίου-ιόντων. Σε μια παραδοσιακή μπαταρία λιθίου-ιόντων, υπάρχουν δύο ηλεκτρόδια: ένα ανόρθωμα γραφίτη και ένα καθοδικό οξείδιο λιθίου, χωρισμένοι με ένα υγρό ή στερεό ηλεκτρολύτη που επιτρέπει τη ροή των ιόντων λιθίου και στις δύο κατευθύνσεις.
Αντίθετα, στις μπαταρίες μετάλλου λιθίου, το ανόρθωμα γραφίτη αντικαθίσταται με ηλεκτροκαταθλίπτομενο μεταλλικό λιθίο, το οποίο επιτρέπει να αποθηκεύεται δύο φορές περισσότερη ενέργεια σε σύγκριση με μπαταρίες λιθίου-ιόντων της ίδιας μεγέθους. Το μεταλλικό ηλεκτρόδιο του λιθίου είναι επίσης πιο ελαφρύ από το ανόρθωμα γραφίτη, που είναι σημαντικό για τα ηλεκτρικά οχήματα. Οι μπαταρίες μετάλλου λιθίου μπορούν να αποθηκεύουν τουλάχιστον το ένα τρίτο περισσότερη ενέργεια ανά λίβρα σε σύγκριση με τις μπαταρίες λιθίου-ιόντων.
“Ένα όχημα εξοπλισμένο με μπαταρία μετάλλου λιθίου θα είχε διπλάσιο εύρος σε σύγκριση με ένα όχημα με μπαταρία λιθίου-ιόντων του ίδιου μεγέθους – για παράδειγμα, 600 μίλια με μια μόνο φόρτιση σε σύγκριση με 300 μίλια”, δήλωσε ο συν-συγγραφέας της μελέτης, Philaphon Sayavong, υποψήφιος για διδακτορικό στη χημεία. “Για τα ηλεκτρικά οχήματα, ο στόχος είναι να ελαχιστοποιηθεί το βάρος της μπαταρίας ενώ ταυτόχρονα αυξάνεται το εύρος του οχήματος”.
Η διπλασιασμένη απόδοση θα εξαλείφει την ανησυχία για το περιορισμένο εύρος των οδηγών που διστάζουν να αγοράσουν ηλεκτρικά οχήματα. Ωστόσο, η συνεχής φόρτιση και εκφόρτιση οδηγούν στη φθορά των μπαταριών μετάλλου λιθίου, καθιστώντας τις ακατάλληλες για καθημερινή χρήση. Όταν η μπαταρία είναι αδειανή, μικροσκοπικά κομμάτια λιθίου απομονώνονται και παγιδεύονται σε ένα μαλακό ματρίξ που δημιουργείται στη διεπαφή μεταξύ του ανόρθωματος και του ηλεκτρολύτη.
«Αυτή η μαλακή ματρίξ είναι τίποτα άλλο από διασπασμένο ηλεκτρολύτη», εξήγησε ο Zhang. “Περιβάλλει τα απομονωμένα θραύσματα λιθίου, που έχουν χωριστεί από το ανόρθωμα και τα εμποδίζει να συμμετέχουν σε οποιεσδήποτε ηλεκτροχημικές αντιδράσεις. Επομένως, θεωρούμε το απομονωμένο λιθίο “νεκρό”.
Η συνεχής φόρτιση και εκφόρτιση επιδεινώνουν τις μπαταρίες μετάλλου λιθίου, αλλά η πρόσφατη ανακάλυψη από τους επιστήμονες του Πανεπιστημίου Stanford ανοίγει τον δρόμο για περαιτέρω έρευνα για τη βελτίωση της διάρκειας ζωής αυτών των μπαταριών, που μπορεί να επιταχύνει την εισαγωγή τους στην αγορά.
Συχνές Ερωτήσεις
The source of the article is from the blog xn--campiahoy-p6a.es