Бул ысымды оңдоңуз: Мария Хелена Брага. Бул кадимки португалча аталыштын артында биз Порту университетинин инженердик факультетинин изилдөөчүсүн табабыз, ал өзүнүн эмгегинин аркасында литий-иондук батарейка технологиясын биротоло алдыга жылдырууга салым кошкон болушу мүмкүн.
Анын салымы электролиттик айнектин ачылышына байланыштуу жана жаңы муундагы батареяларды – катуу абалды – пайда кылышы мүмкүн, алар коопсуз, экологиялык, арзан жана 3 эсеге чейин көбүрөөк кубаттуулукка ээ болот. Эмне үчүн бул энтузиазмдын баарын түшүнүү үчүн, литий-ион (Li-ion) батареялары жөнүндө билүү жакшы идея.
Ли-иондук батарейкалар бүгүнкү күндө эң кеңири таралган. Алардын батарейкалардын башка түрлөрүнө караганда бир топ артыкчылыктары бар, бирок алардын чектөөлөрү да бар.
Биз аларды смартфондордон, электр унааларынан жана башка электрондук шаймандардан таба алабыз. Керектүү энергия менен камсыз кылуу үчүн алар анод (батареянын терс жагы) менен катоддун (оң жагы) ортосунда литий иондорун ташуу үчүн суюк электролит колдонушат.
Бул суюктук иштин өзөгүн түзөт. Литий батареяларын тез заряддоо же зарядсыздандыруу литий жипчелери (өткөргүчтөр) болгон дендриттердин пайда болушуна алып келиши мүмкүн. Бул жипчелер өрткө жана атүгүл жарылууга алып келиши мүмкүн болгон ички кыска туташууларды алып келиши мүмкүн.
Мария Хелена Браганын ачылышы
Суюк электролитти катуу электролит менен алмаштыруу дендриттердин пайда болушуна жол бербейт. Бул Мария Хелена Брага Хорхе Феррейра менен бирге энергетика жана геология боюнча улуттук лабораторияда иштеп жүргөндө так катуу электролит тапкан.
Инновация щелочтуу металлдарда (литий, катуу же калий) курулган анодду колдонууга мүмкүндүк берген катуу айнек электролитти колдонууну камтыйт. Буга чейин мүмкүн болбогон нерсе. Айнек сымал электролитти колдонуу катоддун энергия тыгыздыгын жогорулатуу жана батареянын иштөө циклин узартуу сыяктуу мүмкүнчүлүктөр дүйнөсүн ачты.
Бул ачылыш 2014-жылы макалада жарыяланып, илимий коомчулуктун көңүлүн бурган. Бүгүнкү литий батарейканын "атасы" Джон Гуденоф камтылган жамаат. Ал 37 жыл мурун литий-иондук батарейкалардын коммерциялык жактан жарамдуу болушуна мүмкүндүк берген технологиялык прогрессти ойлоп тапкан. Техас университетинин профессору, 94 жаштагы карыя португалиялык изилдөөчүнүн ачылышына болгон ынтасын токтото алган жок.
Мария Хелена Брага Джон Гуденофго анын айнек сымал электролит иондорду суюк электролит менен бирдей ылдамдыкта өткөрө аларын көрсөтүү үчүн АКШга барганы үчүн көп убакыт талап кылынган жок. Ошондон бери экөө тең катуу абалдагы батареяларды изилдөө жана иштеп чыгуу боюнча кызматташат. Бул кызматташуу электролиттин жаңы версиясын жаратты.
Гуденофтун катуу абалдагы батареянын иштешине жана өнүгүшүнө кийлигишүүсү бул ачылышка керектүү ишенимди берүү үчүн маанилүү болгон.
Катуу абалдагы батареянын артыкчылыктары
Артыкчылыктары келечектүү болуп саналат:- ошол эле көлөмдө көбүрөөк энергия тыгыздыгын берет чыңалуу жогорулатуу - бир кыйла компакттуу батареяны берет
- дендритти өндүрүүсүз тез жүктөөгө мүмкүндүк берет - 1200дөн ашык цикл
- батареянын иштөө мөөнөтүн узартууга мүмкүндүк берүүчү көбүрөөк заряд/разряд циклдери
- деградациясыз кененирээк температура диапазонунда иштөөгө мүмкүндүк берет - биринчи батареялар -60º Цельсийде иштей алат
- литийдин ордуна натрий сыяктуу материалдарды колдонуунун аркасында потенциалдуу арзандатуу
Дагы бир чоң артыкчылыктардын бири – бул клеткалардын деңиз суусунан алынуучу жогоруда айтылган натрий сыяктуу экологиялык жактан таза материалдар менен жасалышы. Ал тургай, алардын кайра иштетүү маселеси эмес. Жалгыз жетишпеген жагы, эгер сиз аны деп атасаңыз, бул катуу батареяларды орнотуу кургак жана кычкылтексиз чөйрөнү талап кылат.
КАЛБАЙТ: Республикалык ку-четулган автомобиль жолдорундагы «Электр коридорлору».
Мария Хелена Брага буга чейин эле катуу абалдагы батарейкалар бар экенин айтат: монета же кнопка клеткалары, монета өлчөмүндөгү батареялар, мисалы, кээ бир сааттарда колдонулат. Лабораторияда башка өлчөмдөгү аккумуляторлор да текшерилген.
Унаадагы аккумулятордун мындай түрү качан болот?
Мария Хелена Браганын айтымында, ал эми тармакка көз каранды болот. Бул изилдөөчү жана Гуденофф концепциянын негиздүүлүгүн буга чейин далилдешкен. Өнүктүрүү башкалардын колунан келет. Башкача айтканда, эртең же кийинки жылы болбойт.
Бул лабораториялык жетишкендиктерден коммерциялык продуктыларга өтүү бир топ кыйынчылык. Электр унааларына колдонулуучу батареянын бул жаңы түрүн көргөнгө чейин дагы 15 жыл талап кылынышы мүмкүн.
Негизинен бул жаңы типтеги аккумуляторлорду индустриялаштырууга жана коммерциялаштырууга мүмкүндүк берүүчү масштабдуу жана үнөмдүү өндүрүш процесстерин табуу зарыл. Дагы бир себеби, буга чейин эле ар түрдүү жактар тарабынан литий батареяларды алдыга жасалган ири салымдар менен байланышкан. Эң популярдуу мисал Тесланын Gigafactory болот.
Башка сөз менен айтканда, кийинки 10 жылдын ичинде биз литий батареяларынын эволюциясын көрүүнү улантышыбыз керек. Алардын энергия тыгыздыгы болжол менен 50% га жогорулашы күтүлүүдө жана алардын баасы 50% га төмөндөшү күтүлүүдө. Автоунаа өнөр жайында катуу абалдагы аккумуляторлорго тез өтүү күтүлбөйт.
Инвестициялар ошондой эле учурдагы литий-иондук батарейкага караганда энергиянын тыгыздыгын 20 эсеге чейин жетиши мүмкүн болгон ар кандай химиялык реакцияларга ээ болгон батареялардын башка түрлөрүнө багытталган. Бул катуу батарейкалардан үч эсе жогору болгону менен чектелбестен, айрымдардын айтымында, алардан мурда рынокко жете алат.
Эмнеси болсо да, келечектеги сценарий электр унаасы үчүн келечектүү көрүнөт. Бул түрү, акыры, ички күйүүчү кыймылдаткычтары бар транспорт каражаттарына барабар болгон атаандаштыкка жөндөмдүүлүк деңгээли үчүн мүмкүнчүлүк берет. Ошентсе да, Мария Хелена Браганын бул ачылышы сыяктуу бардык жетишкендиктер менен, электр унааларынын дүйнөлүк рыноктун 70-80% үлүшүнө жетүү үчүн дагы 50 жыл талап кылынышы мүмкүн.