Поправи ово име: Марија Хелена Брага. Иза овог тако типично португалског имена налазимо истраживачицу са Факултета инжењерских наука Универзитета у Порту која је, захваљујући свом раду, можда допринела дефинитивном напретку технологије литијум-јонских батерија.
Његов допринос се врти око открића електролитног стакла и могао би да доведе до нове генерације батерија – чврстих – које ће бити безбедније, еколошкије, приступачне и могу имати до 3 пута већи капацитет. Да бисте разумели зашто толики ентузијазам, добро је знати о литијум-јонским (Ли-јонским) батеријама.
Ли-јонске батерије су данас најчешће. Имају доста предности у односу на друге врсте батерија, али имају и своја ограничења.
Можемо их пронаћи на паметним телефонима, електричним возилима и другим електронским уређајима. За снабдевање потребном енергијом, они користе течни електролит за транспорт литијум јона између аноде (негативна страна батерије) и катоде (позитивна страна).
Ова течност је у срцу ствари. Брзо пуњење или пражњење литијумских батерија може довести до стварања дендрита, који су литијумски филаменти (проводници). Ови филаменти могу изазвати унутрашње кратке спојеве који могу изазвати пожар, па чак и експлозије.
Откриће Марије Хелене Браге
Замена течног електролита чврстим електролитом спречава настанак дендрита. Управо чврсти електролит открила је Марија Хелена Брага, заједно са Хорхеом Фереиром, када су радили у Националној лабораторији за енергетику и геологију.
Иновација подразумева употребу чврстог стакленог електролита, што омогућава употребу аноде уграђене у алкалне метале (литијум, чврст или калијум). Нешто што до сада није било могуће. Употреба стакластог електролита отворила је свет могућности, као што је повећање густине енергије катоде и продужење животног циклуса батерије.
Откриће је објављено у чланку 2014. године и привукло је пажњу научне заједнице. Заједница која укључује Џона Гуденафа, „оца“ данашње литијумске батерије. Било је пре 37 година када је заједно измислио технолошки напредак који је омогућио да литијум-јонске батерије постану комерцијално одрживе. Професор на Универзитету Тексас, 94-годишњак није могао да обузда свој ентузијазам због открића португалског истраживача.
Није требало много времена да Марија Хелена Брага отпутује у САД да покаже Џону Гуденафу да њен електролит стакластог тела може да спроводи јоне истом брзином као течни електролит. Од тада, обојица су сарађивали на истраживању и развоју солид-стате батерија. Ова сарадња је већ изнедрила нову верзију електролита.
Гооденоугхова интервенција у сарадњи и развоју солид-стате батерије била је кључна у давању потребног кредибилитета овом открићу.
Предности чврсте батерије
Предности су обећавајуће:- повећање напона који ће омогућити већу густину енергије за исту запремину – омогућава компактнију батерију
- омогућава брзо пуњење без производње дендрита – преко 1200 циклуса
- више циклуса пуњења/пражњења који омогућавају дужи век трајања батерије
- омогућава рад у ширем температурном опсегу без деградације – прве батерије које могу да раде на -60º Целзијуса
- потенцијално нижи трошак захваљујући употреби материјала као што је натријум уместо литијума
Још једна од великих предности је то што се ћелије могу градити од еколошки прихватљивих материјала, као што је поменути натријум, који се може екстраховати из морске воде. Чак ни њихова могућност рециклирања није проблем. Једина мана, ако то можете тако назвати, је то што постављање ових чврстих батерија захтева суво окружење и по могућности без кисеоника.
НЕ ПРОПУСТИТЕ: „Електрични коридори” на појачаним државним аутопутевима
Марија Хелена Брага каже да већ постоје чврсте батерије: ћелије на кованице или дугмад, батерије величине новчића које се користе, на пример, у неким сатовима. Батерије других димензија су такође тестиране у лабораторији.
Када ће се десити ова врста батерије у аутомобилу?
Према речима Марије Хелене Браге, то ће сада зависити од индустрије. Овај истраживач и Гооденоугх су већ доказали валидност концепта. Развој ће морати да раде други. Другим речима, то неће бити сутра или следеће године.
Прелазак са ових лабораторијских напретка на комерцијалне производе је значајан изазов. Могло би проћи још 15 година пре него што видимо ову нову врсту батерија примењену на електрична возила.
У основи, неопходно је пронаћи скалабилне и исплативе индустријске процесе који омогућавају индустријализацију и комерцијализацију ове нове врсте батерија. Други разлог је везан за велика улагања која су већ уложена у унапређење литијумских батерија од стране најразличитијих субјеката. Најпопуларнији пример биће Теслина Гигафабрика.
Другим речима, у наредних 10 година требало би да наставимо да видимо еволуцију литијумских батерија. Очекује се да ће њихова енергетска густина порасти за око 50%, а очекује се да ће њихова цена пасти за 50%. Не треба очекивати брзи прелазак у аутомобилској индустрији на солид-стате батерије.
Улагања се усмеравају и на друге типове батерија, са различитим хемијским реакцијама, које могу постићи и до 20 пута већу густину енергије од тренутне литијум-јонске батерије. Не само да је супериоран у односу на три пута више што се постиже чврстим батеријама, већ би, по некима, могао да стигне на тржиште и пре ових.
У сваком случају, будући сценарио изгледа обећавајуће за електрично возило. Ова врста напретка је оно што би коначно требало да омогући нивое конкурентности који су једнаки возилима са моторима са унутрашњим сагоревањем. Чак и тако, са свим овим напретком, као што је ово откриће Марије Хелене Браге, могло би проћи још 50 година да електрична возила достигну 70-80% удела на глобалном тржишту.