Ayuhon kini nga ngalan: Maria Helena Braga. Sa luyo niini nga kasagaran nga Portuges nga ngalan, nakit-an namon ang usa ka tigdukiduki gikan sa Faculty of Engineering sa Unibersidad sa Porto nga, salamat sa iyang trabaho, mahimo’g nakatampo sa hingpit nga pag-uswag sa teknolohiya sa baterya sa lithium-ion.
Ang iyang kontribusyon nagtuyok sa pagdiskubre sa electrolyte nga bildo, ug makapatunghag bag-ong henerasyon sa mga baterya - solid state -, nga mas luwas, mas ekolohikal, barato ug mahimong adunay hangtod sa 3x nga dugang nga kapasidad. Aron masabtan kung ngano kining tanan nga kadasig, maayong ideya nga mahibal-an ang bahin sa mga baterya sa lithium-ion (Li-ion).
Ang mga baterya nga Li-ion mao ang labing komon karon. Sila adunay daghang mga bentaha sa ubang mga matang sa mga baterya, apan sila usab adunay ilang mga limitasyon.
Makit-an nato kini sa mga smartphone, electric vehicle ug uban pang electronic device. Aron masuplay ang gikinahanglang enerhiya, naggamit sila ug likido nga electrolyte sa pagdala sa mga lithium ions tali sa anode (negatibo nga bahin sa baterya) ug sa cathode (positibo nga bahin).
Kini nga likido anaa sa kasingkasing sa butang. Ang paspas nga pag-charge o pagdiskarga sa mga baterya sa lithium mahimong mosangpot sa pagporma sa mga dendrite, nga mga lithium filament (konduktor). Kini nga mga filament mahimong hinungdan sa internal nga mga short circuit nga mahimong hinungdan sa mga sunog ug bisan mga pagbuto.
Ang pagkadiskobre ni Maria Helena Braga
Ang pag-ilis sa likido nga electrolyte sa usa ka solid nga electrolyte makapugong sa pagporma sa mga dendrite. Kini usa ka solidong electrolyte nga nadiskobrehan ni Maria Helena Braga, kauban si Jorge Ferreira, sa dihang nagtrabaho sila sa National Laboratory for Energy and Geology.
Ang kabag-ohan naglakip sa paggamit sa usa ka solid nga bildo electrolyte, nga nagtugot sa paggamit sa usa ka anode nga gitukod sa alkali metal (lithium, solid o potassium). Usa ka butang nga dili mahimo hangtod karon. Ang paggamit sa usa ka vitreous electrolyte nagbukas sa usa ka kalibutan sa mga posibilidad, sama sa pagdugang sa densidad sa enerhiya sa cathode ug pagpalugway sa siklo sa kinabuhi sa baterya.
Ang nadiskobrehan gipatik sa usa ka artikulo sa 2014 ug nakuha ang atensyon sa siyentipikong komunidad. Komunidad nga naglakip ni John Goodenough, ang “amahan” sa lithium nga baterya karon. 37 ka tuig na ang milabay nga iyang giimbento ang pag-uswag sa teknolohiya nga nagtugot sa mga baterya sa lithium-ion nga mahimong komersyal nga mahimo. Usa ka propesor sa University of Texas, ang 94-anyos nga wala makapugong sa iyang kadasig sa nadiskobrehan sa Portuges nga tigdukiduki.
Wala magdugay si Maria Helena Braga mibiyahe ngadto sa US aron ipakita kang John Goodenough nga ang iyang vitreous electrolyte makahimo og mga ion sa samang gikusgon sa liquid electrolyte. Sukad niadto, ang duha nagtinabangay sa panukiduki ug kalamboan sa solid-state nga baterya. Kini nga kolaborasyon nakamugna na og bag-ong bersyon sa electrolyte.
Ang interbensyon ni Goodenough sa kooperasyon ug pagpalambo sa solid-state nga baterya nahimong instrumento sa paghatag sa gikinahanglan nga kredibilidad niini nga pagkadiskobre.
Mga Kaayohan sa Solid State Battery
Ang mga bentaha nagsaad:- pagtaas sa boltahe nga magtugot sa mas dako nga densidad sa enerhiya alang sa sama nga gidaghanon - nagtugot alang sa usa ka mas compact nga baterya
- nagtugot sa paspas nga loading nga walay dendrite produksyon - sa ibabaw sa 1200 cycles
- dugang nga mga siklo sa pag-charge/discharge nga nagtugot sa mas taas nga kinabuhi sa baterya
- nagtugot sa pag-operate sa usa ka mas lapad nga range sa temperatura nga walay degradation - unang mga baterya nga makahimo sa pag-operate sa -60º Celsius
- posible nga mas mubu nga gasto salamat sa paggamit sa mga materyales sama sa sodium imbes sa lithium
Laing dako nga bentaha mao nga ang mga selyula mahimong matukod gamit ang mga materyales nga mahigalaon sa kalikopan, sama sa nahisgutan nga sodium, nga makuha gikan sa tubig sa dagat. Ug bisan ang ilang pag-recycle dili usa ka isyu. Ang bugtong disbentaha, kung matawag nimo kini, mao nga ang pag-mount niining mga solidong baterya nanginahanglan usa ka uga ug labi nga wala’y oxygen nga palibot.
DILI MAPAWALA: "Electric corridors" sa reinforced national highways
Si Maria Helena Braga nag-ingon nga aduna nay solid state nga mga baterya: sensilyo o butones nga mga selula, sensilyo nga gidak-on nga mga baterya nga gigamit, pananglitan, sa pipila ka mga relo. Ang mga baterya nga adunay ubang mga sukat gisulayan usab sa laboratoryo.
Kanus-a mahitabo kini nga matang sa baterya sa usa ka awto?
Matod ni Maria Helena Braga, magdepende na kini sa industriya. Kini nga tigdukiduki ug Goodenough nagpamatuod na sa kabalido sa konsepto. Ang pag-uswag kinahanglang buhaton sa uban. Sa ato pa, dili na ugma o sunod tuig.
Ang pagbalhin gikan sa kini nga mga pag-uswag sa laboratoryo ngadto sa mga komersyal nga produkto usa ka dako nga hagit. Mahimong molungtad pa og 15 ka tuig una nato makita kining bag-ong klase sa baterya nga gigamit sa mga de-koryenteng sakyanan.
Sa panguna, kinahanglan nga makit-an ang scalable ug cost-effective nga mga proseso sa industriya nga nagtugot sa industriyalisasyon ug komersyalisasyon niining bag-ong klase sa mga baterya. Ang laing rason mao ang kalambigitan sa dagkong pagpamuhunan nga nahimo na sa pag-uswag sa mga baterya sa lithium sa labing nagkalainlaing mga entidad. Ang labing inila nga pananglitan mao ang Tesla's Gigafactory.
Sa laing pagkasulti, sa sunod nga 10 ka tuig kinahanglan naton nga padayon nga makita ang ebolusyon sa mga baterya sa lithium. Ang ilang densidad sa enerhiya gilauman nga mosaka sa hapit 50% ug ang ilang gasto gilauman nga mahulog sa 50%. Ang usa ka paspas nga pagbalhin sa industriya sa automotiko ngadto sa solid-state nga mga baterya dili mapaabut.
Gipunting usab ang mga pamuhunan sa ubang mga lahi sa mga baterya, nga adunay lainlaing mga reaksyon sa kemikal, nga mahimo’g makab-ot hangtod sa 20 ka beses nga labi ka densidad sa enerhiya kaysa sa karon nga baterya sa lithium-ion. Dili lamang kini labaw sa tulo ka pilo nga mas nakab-ot sa solid nga mga baterya, apan, sumala sa pipila, kini makaabot sa merkado sa wala pa kini.
Bisan pa, ang umaabot nga senaryo ingon nga nagsaad alang sa electric vehicle. Kini nga matang sa pag-uswag mao ang kinahanglan nga sa katapusan magtugot alang sa lebel sa kakompetensya nga katumbas sa mga salakyanan nga adunay internal nga mga makina sa pagkasunog. Bisan pa, sa tanan nga kini nga mga pag-uswag, sama sa nadiskobrehan ni Maria Helena Braga, mahimo’g molungtad pa og 50 ka tuig alang sa mga de-koryenteng awto aron maabot ang 70-80% nga bahin sa tibuuk kalibutan nga merkado.