Поправете го ова име: Марија Хелена Брага. Зад ова толку типично португалско име, наоѓаме истражувач од инженерскиот факултет на Универзитетот во Порто, кој, благодарение на нејзината работа, можеби придонел за дефинитивниот напредок на технологијата на литиум-јонски батерии.
Неговиот придонес се врти околу откривањето на електролитното стакло и може да доведе до нова генерација на батерии - цврста состојба -, кои ќе бидат побезбедни, поеколошки, достапни и можат да имаат до 3 пати поголем капацитет. За да разберете зошто целиот овој ентузијазам, добро е да знаете за литиум-јонските (Li-ion) батериите.
Ли-јонските батерии се најчести денес. Тие имаат многу предности во однос на другите типови батерии, но имаат и свои ограничувања.
Можеме да ги најдеме на паметни телефони, електрични возила и други електронски уреди. За да се обезбеди потребната енергија, тие користат течен електролит за транспорт на јони на литиум помеѓу анодата (негативната страна на батеријата) и катодата (позитивната страна).
Оваа течност е во срцето на материјата. Брзото полнење или празнење на литиумските батерии може да доведе до формирање на дендрити, кои се литиумски филаменти (проводници). Овие филаменти можат да предизвикаат внатрешни кратки споеви кои можат да предизвикаат пожари, па дури и експлозии.
Откритието на Марија Хелена Брага
Замената на течниот електролит со цврст електролит го спречува формирањето на дендрити. Токму цврст електролит го откри Марија Хелена Брага, заедно со Хорхе Фереира, кога работеле во Националната лабораторија за енергија и геологија.
Иновацијата вклучува употреба на електролит од цврсто стакло, кој овозможува користење на анода вградена во алкални метали (литиум, цврст или калиум). Нешто што до сега не беше возможно. Употребата на електролит на стаклестото тело отвори свет на можности, како што се зголемување на густината на енергијата на катодата и продолжување на животниот циклус на батеријата.
Откритието беше објавено во напис во 2014 година и го привлече вниманието на научната заедница. Заедница која го вклучува Џон Гуденаф, „таткото“ на денешната литиумска батерија. Пред 37 години тој го измислил технолошкиот напредок што им овозможи на литиум-јонските батерии да станат комерцијално исплатливи. Професорот на Универзитетот во Тексас, 94-годишниот старец не можеше да го задржи својот ентузијазам за откритието на португалскиот истражувач.
Не и требаше долго време на Марија Хелена Брага да отпатува во САД за да му покаже на Џон Гуденау дека нејзиниот електролит во стаклестото тело може да спроведува јони со иста брзина како и течниот електролит. Оттогаш, и двајцата соработуваа на истражување и развој на батерии во цврста состојба. Оваа соработка веќе предизвика нова верзија на електролитот.
Интервенцијата на Goodenough во соработката и развојот на батеријата со цврста состојба беше клучна за давање на потребниот кредибилитет на ова откритие.
Предности на цврстата батерија
Предностите ветуваат:- зголемување на напонот што ќе овозможи поголема густина на енергија за ист волумен - овозможува покомпактна батерија
- овозможува брзо полнење без производство на дендрит – над 1200 циклуси
- повеќе циклуси на полнење/празнење што овозможуваат подолго траење на батеријата
- овозможува работа во поширок температурен опсег без деградација - првите батерии ќе можат да работат на -60º Целзиусови
- потенцијално пониска цена благодарение на употребата на материјали како натриум наместо литиум
Друга од големите предности е тоа што клетките можат да се градат со еколошки материјали, како што е гореспоменатиот натриум, кој може да се извлече од морската вода. Па дури и нивната можност за рециклирање не е проблем. Единствената лоша страна, ако може така да се нарече, е тоа што монтирањето на овие цврсти батерии бара сува и по можност без кислород средина.
НЕ СЕ ПРОПУШТА: „Електрични коридори“ на засилени магистрални патишта
Марија Хелена Брага вели дека веќе има батерии во цврста состојба: ќелии со монети или копчиња, батерии со големина на паричка кои се користат, на пример, во некои часовници. Во лабораторија се тестирани и батерии со други димензии.
Кога ќе се случи овој тип на батерија во автомобил?
Според Марија Хелена Брага, сега ќе зависи од индустријата. Овој истражувач и Goodenough веќе ја докажаа валидноста на концептот. Развојот ќе треба да го направат други. Со други зборови, нема да биде утре или следната година.
Преминот од овие лабораториски достигнувања кон комерцијални производи е значителен предизвик. Може да поминат уште 15 години пред да видиме дека овој нов тип на батерија се применува на електрични возила.
Во основа, неопходно е да се најдат скалабилни и исплатливи индустриски процеси кои овозможуваат индустријализација и комерцијализација на овој нов тип на батерии. Друга причина е поврзана со големите инвестиции што веќе се направени во унапредување на литиумските батерии од страна на најразновидните субјекти. Најпопуларен пример ќе биде Гигафабриката на Тесла.
Со други зборови, во текот на следните 10 години треба да продолжиме да ја гледаме еволуцијата на литиумските батерии. Се очекува нивната енергетска густина да се зголеми за околу 50%, а нивната цена да се намали за 50%. Не треба да се очекува брза промена во автомобилската индустрија кон батерии со цврста состојба.
Инвестициите се насочени и кон други видови батерии, со различни хемиски реакции, кои можат да постигнат до 20 пати поголема густина на енергија од сегашната литиум-јонска батерија. Не само што е супериорен во однос на трипати повеќе постигнати со цврсти батерии, туку, според некои, би можел да стигне на пазарот пред нив.
Како и да е, идното сценарио изгледа ветувачко за електричното возило. Овој тип на напредок е она што конечно треба да овозможи нивоа на конкурентност еквивалентни на возилата со мотори со внатрешно согорување. И покрај тоа, со сите овие достигнувања, како што е ова откритие на Марија Хелена Брага, би можеле да бидат потребни уште 50 години за електричните возила да достигнат удел од 70-80% од глобалниот пазар.