Fix dizze namme: Maria Helena Braga. Efter dizze sa typysk Portugeeske namme fine wy in ûndersiker fan 'e Fakulteit fan Yngenieur fan' e Universiteit fan Porto dy't, troch har wurk, mooglik bydroegen hat oan 'e definitive foarútgong fan lithium-ion-batterijtechnology.
Syn bydrage draait om de ûntdekking fan elektrolytglês, en kin oanlieding jaan ta in nije generaasje batterijen - solid state -, dy't feiliger, ekologyske, betelberder wêze sil en oant 3x mear kapasiteit kinne hawwe. Om te begripen wêrom al dit entûsjasme, is it in goed idee om te witten oer lithium-ion (Li-ion) batterijen.
Li-ion batterijen binne de meast foarkommende hjoed. Se hawwe in protte foardielen boppe oare soarten batterijen, mar se hawwe ek har beheiningen.
Wy kinne se fine op smartphones, elektryske auto's en oare elektroanyske apparaten. Om de nedige enerzjy te leverjen, brûke se in floeibere elektrolyt om lithiumionen te ferfieren tusken de anode (negative kant fan 'e batterij) en de kathode (positive kant).
Dizze floeistof is it hert fan 'e saak. Snel opladen of ûntladen fan lithiumbatterijen kin liede ta de foarming fan dendriten, dy't lithiumfilamenten (kondukteurs) binne. Dizze filaminten kinne ynterne koartslutingen feroarsaakje dy't brân en sels eksploazjes kinne feroarsaakje.
De ûntdekking fan Maria Helena Braga
It ferfangen fan de floeibere elektrolyt mei in fêste elektrolyt foarkomt de formaasje fan dendriten. It wie krekt in fêste elektrolyt dy't Maria Helena Braga, tegearre mei Jorge Ferreira, ûntduts doe't se wurken by it National Laboratory for Energy and Geology.
De ynnovaasje omfettet it brûken fan in bêst glêzen elektrolyt, wêrtroch it gebrûk makket fan in anode boud yn alkalimetalen (lithium, bêst of potassium). Iets dat oant no ta net mooglik wie. It brûken fan in glêzen elektrolyt hat in wrâld fan mooglikheden iepene, lykas it fergrutsjen fan de enerzjytichtens fan 'e kathode en it ferlingjen fan' e batterijlibbensyklus.
De ûntdekking waard publisearre yn in artikel yn 2014 en ferovere de oandacht fan 'e wittenskiplike mienskip. Mienskip dy't John Goodenough omfettet, de "heit" fan 'e hjoeddeiske lithiumbatterij. It wie 37 jier lyn dat hy de technologyske foarútgong útfûn dy't lithium-ion-batterijen kommersjeel leefber koe wurde. In heechlearaar oan 'e Universiteit fan Teksas, de 94-jierrige koe syn entûsjasme foar de ûntdekking fan' e Portugeeske ûndersiker net befetsje.
It duorre net lang foar Maria Helena Braga om nei de FS te reizgjen om John Goodenough te demonstrearjen dat har glêstriedelektrolyt ioanen op deselde snelheid liede koe as in floeibere elektrolyt. Sûnt dy tiid hawwe beide gearwurke oan ûndersyk en ûntwikkeling fan solid-state batterijen. Dizze gearwurking hat al in nije ferzje fan 'e elektrolyt brocht.
Goodenough's yntervinsje yn 'e gearwurking en ûntwikkeling fan' e solid-state-batterij hat ynstruminteel west yn it jaan fan de nedige leauwensweardigens oan dizze ûntdekking.
Foardielen fan Solid State Batterij
De foardielen binne belofte:- ferheging fan spanning dat sil tastean grutter enerzjy tichtens foar itselde folume - soarget foar in mear kompakte batterij
- lit fluch laden sûnder dendrite produksje - oer 1200 cycles
- mear lading- / ûntlaadsyklusen dy't langere batterijlibben mooglik meitsje
- makket it mooglik om te operearjen yn in breder temperatuerberik sûnder degradaasje - earste batterijen kinne wurkje by -60º Celsius
- potensjeel legere kosten troch it brûken fan materialen lykas natrium ynstee fan lithium
In oar fan de grutte foardielen is dat de sellen boud wurde kinne mei miljeufreonlike materialen, lykas it earderneamde natrium, dat út seewetter helle wurde kin. En sels har recycleberens is gjin probleem. It ienige nadeel, as jo it sa neame kinne, is dat it montearjen fan dizze solide batterijen in droege en leafst soerstoffrije omjouwing fereasket.
NET TE MISSEN: "Elektryske korridors" op fersterke nasjonale snelwegen
Maria Helena Braga seit dat der al solid state-batterijen binne: munt- of knopsellen, batterijen op muntgrutte dy't bygelyks yn guon horloazjes brûkt wurde. Batterijen mei oare dimensjes binne ek hifke yn it laboratoarium.
Wannear sil dit soarte fan batterij yn in auto barre?
Neffens Maria Helena Braga sil it no ôfhingje fan de yndustry. Dizze ûndersiker en Goodenough hawwe de jildichheid fan it konsept al bewiisd. Untwikkeling sil troch oaren dien wurde moatte. Mei oare wurden, it is net moarn noch takom jier.
Ferhúzjen fan dizze laboratoariumfoardielen nei kommersjele produkten is in grutte útdaging. It kin noch 15 jier duorje foardat wy dit nije type batterij sjogge tapast op elektryske auto's.
Yn prinsipe is it nedich om skaalbere en kosten-effektive yndustriële prosessen te finen dy't de yndustrialisaasje en kommersjalisaasje fan dit nije type batterijen tastean. In oare reden is relatearre oan de grutte ynvestearrings dy't al makke binne yn 'e foarútgong fan lithiumbatterijen troch de meast ferskate entiteiten. It populêrste foarbyld sil Tesla's Gigafactory wêze.
Mei oare wurden, oer de kommende 10 jier moatte wy trochgean mei de evolúsje fan lithiumbatterijen te sjen. Harren enerzjytichtens wurdt ferwachte om te ferheegjen mei sawat 50% en har kosten wurde ferwachte om te fallen mei 50%. In rappe ferskowing yn 'e auto-yndustry nei solid-state-batterijen is net te ferwachtsjen.
Ynvestearingen wurde ek rjochte op oare soarten batterijen, mei ferskate gemyske reaksjes, dy't oant 20 kear mear enerzjydichte kinne berikke as in hjoeddeistige lithium-ionbatterij. Net allinich is it superieur oan 'e trije kear mear berikt troch solide batterijen, mar, neffens guon, koe it de merk berikke foardat dizze.
Hoe dan ek, it takomstsenario liket kânsryk foar it elektryske auto. Dit soarte fan foarútgong is wat úteinlik moat tastean foar nivo's fan konkurrinsjefermogen lykweardich oan auto's mei ynterne ferbaarningsmotoren. Dochs, mei al dizze foarútgong, lykas dizze ûntdekking fan Maria Helena Braga, kin it noch 50 jier duorje foar elektryske auto's om in oandiel fan 70-80% fan 'e wrâldmerk te berikken.