Bu adı düzəldin: Maria Helena Braga. Bu tipik Portuqal adının arxasında biz Porto Universitetinin Mühəndislik Fakültəsindən bir tədqiqatçı tapırıq, o, öz işi sayəsində litium-ion batareya texnologiyasının qəti irəliləyişinə töhfə vermiş ola bilər.
Onun töhfəsi elektrolit şüşəsinin kəşfi ətrafında fırlanır və daha təhlükəsiz, daha ekoloji, əlverişli və 3 dəfəyə qədər daha çox tutuma malik olan yeni nəsil batareyaların – bərk halın yaranmasına səbəb ola bilər. Bütün bu həvəsin səbəbini anlamaq üçün litium-ion (Li-ion) batareyalar haqqında bilmək yaxşı fikirdir.
Li-ion batareyaları bu gün ən çox yayılmışdır. Onların digər batareya növləri ilə müqayisədə bir çox üstünlükləri var, lakin onların da məhdudiyyətləri var.
Biz onları smartfonlarda, elektrik avtomobillərində və digər elektron cihazlarda tapa bilərik. Lazımi enerjini təmin etmək üçün onlar litium ionlarını anod (batareyanın mənfi tərəfi) və katod (müsbət tərəf) arasında nəql etmək üçün maye elektrolitdən istifadə edirlər.
Bu maye məsələnin mərkəzində dayanır. Litium batareyalarının sürətli doldurulması və ya boşaldılması litium filamentləri (keçiricilər) olan dendritlərin əmələ gəlməsinə səbəb ola bilər. Bu filamentlər yanğınlara və hətta partlayışlara səbəb ola biləcək daxili qısaqapanmaya səbəb ola bilər.
Maria Helena Braga'nın kəşfi
Maye elektrolitin bərk elektrolitlə əvəz edilməsi dendritlərin əmələ gəlməsinin qarşısını alır. Mariya Helena Braqanın Xorxe Ferreyra ilə birlikdə Milli Energetika və Geologiya Laboratoriyasında işləyərkən kəşf etdiyi bərk elektrolit məhz bu idi.
Yenilik qələvi metallarda (litium, bərk və ya kalium) qurulmuş anoddan istifadə etməyə imkan verən bərk şüşə elektrolitdən istifadəni nəzərdə tutur. İndiyə qədər mümkün olmayan bir şey. Şüşəvari elektrolitdən istifadə katodun enerji sıxlığını artırmaq və batareyanın ömrünü uzatmaq kimi imkanlar dünyasını açdı.
Kəşf 2014-cü ildə bir məqalədə dərc olundu və elmi ictimaiyyətin diqqətini çəkdi. Bugünkü litium batareyasının "atası" John Goodenough-un daxil olduğu birlik. Məhz 37 il əvvəl o, litium-ion batareyalarının kommersiya baxımından əlverişli olmasına imkan verən texnoloji irəliləyişi icad etdi. Texas Universitetinin professoru, 94 yaşlı portuqaliyalı tədqiqatçının kəşfinə olan həvəsini saxlaya bilməyib.
Mariya Helena Braqanın ABŞ-a getməsi çox çəkmədi ki, Con Qudenofa onun şüşəvari elektrolitinin maye elektrolitlə eyni sürətlə ionları keçirə biləcəyini nümayiş etdirsin. O vaxtdan bəri, hər ikisi bərk cisim batareyasının tədqiqi və inkişafı sahəsində əməkdaşlıq edir. Bu əməkdaşlıq artıq elektrolitin yeni versiyasını yaratdı.
Goodenough-un bərk cisim batareyasının əməkdaşlığına və inkişafına müdaxiləsi bu kəşfə lazımi etibarın verilməsində mühüm rol oynamışdır.
Solid State Batareyasının üstünlükləri
Üstünlüklər ümidvericidir:- eyni həcm üçün daha çox enerji sıxlığına imkan verəcək gərginliyin artması - daha yığcam batareyaya imkan verir
- dendrit istehsalı olmadan sürətli yükləməyə imkan verir - 1200 dövrədən çox
- batareyanın ömrünü uzatmağa imkan verən daha çox doldurma/boşaltma dövrü
- deqradasiya olmadan daha geniş temperatur diapazonunda işləməyə imkan verir - ilk batareyalar -60º Selsidə işləyə bilər
- litium əvəzinə natrium kimi materialların istifadəsi sayəsində potensial olaraq aşağı qiymət
Digər böyük üstünlüklərdən biri də hüceyrələrin ekoloji cəhətdən təmiz materiallardan, məsələn, dəniz suyundan çıxarıla bilən yuxarıda adı çəkilən natriumdan tikilə bilməsidir. Və hətta onların təkrar emal edilməsi də problem deyil. Yeganə mənfi cəhət, əgər belə adlandıra bilsəniz, bu bərk batareyaların quraşdırılması quru və tercihen oksigensiz bir mühit tələb edir.
QAÇIRMAYIN: Gücləndirilmiş respublika magistrallarında "elektrik dəhlizləri"
Maria Helena Braga deyir ki, artıq bərk vəziyyətdə olan batareyalar var: sikkə və ya düymə hüceyrələri, sikkə ölçülü batareyalar, məsələn, bəzi saatlarda istifadə olunur. Laboratoriyada başqa ölçülərə malik batareyalar da sınaqdan keçirilib.
Avtomobildə bu tip akkumulyator nə vaxt olacaq?
Mariya Helena Braqanın sözlərinə görə, bu, indi sənayedən asılı olacaq. Bu tədqiqatçı və Qudenof artıq konsepsiyanın doğruluğunu sübut ediblər. İnkişafı başqaları etməli olacaq. Başqa sözlə, nə sabah, nə də gələn il.
Bu laboratoriya nailiyyətlərindən kommersiya məhsullarına keçmək olduqca çətin bir işdir. Elektrikli avtomobillərə tətbiq edilən bu yeni akkumulyator növünü görməmizə daha 15 il vaxt lazım ola bilər.
Əsasən, bu yeni tip akkumulyatorların sənayeləşməsinə və kommersiyalaşdırılmasına imkan verən miqyaslı və sərfəli sənaye proseslərini tapmaq lazımdır. Başqa bir səbəb, ən müxtəlif qurumlar tərəfindən litium batareyalarının təkmilləşdirilməsinə artıq qoyulmuş böyük investisiyalarla bağlıdır. Ən məşhur nümunə Tesla-nın Gigafactory olacaq.
Başqa sözlə, növbəti 10 il ərzində biz litium batareyaların təkamülünü görməyə davam etməliyik. Onların enerji sıxlığının təxminən 50% artacağı və dəyərinin 50% azalacağı gözlənilir. Avtomobil sənayesində bərk cisimli akkumulyatorlara sürətli keçid gözlənilmir.
İnvestisiyalar həmçinin, hazırkı litium-ion batareyadan 20 dəfəyə qədər daha çox enerji sıxlığına nail ola bilən müxtəlif kimyəvi reaksiyalara malik digər akkumulyator növlərinə də yönəldilir. O, nəinki bərk batareyaların əldə etdiyi üç qat daha üstündür, həm də bəzilərinin fikrincə, onlardan əvvəl bazara çıxa bilər.
Hər halda, elektrik avtomobili üçün gələcək ssenari perspektivli görünür. Bu cür irəliləyiş nəhayət daxili yanma mühərrikləri olan avtomobillərə bərabər rəqabət qabiliyyətlilik səviyyələrinə imkan verməlidir. Bununla belə, bütün bu irəliləyişlərlə, məsələn, Mariya Helena Braqanın kəşfi kimi, elektrikli avtomobillərin qlobal bazarın 70-80%-nə çatması daha 50 il çəkə bilər.