Ин номро ислоҳ кунед: Мария Хелена Брага. Дар паси ин номи маъмулан португалӣ, мо як муҳаққиқи факултети муҳандисии Донишгоҳи Портуро пайдо мекунем, ки ба шарофати кори худ шояд дар пешрафти дақиқи технологияи батареяи литий-ион саҳм гузошта бошад.
Саҳми ӯ дар атрофи кашфи шишаи электролитӣ мегузарад ва метавонад тавлиди насли нави батареяҳо - ҳолати сахтро ба вуҷуд орад, ки бехатартар, экологӣ, арзонтар ва метавонанд то 3 маротиба иқтидори бештар дошта бошанд. Барои фаҳмидани он ки чаро ин ҳама шавқмандӣ, хуб аст, ки дар бораи батареяҳои литий-ион (Li-ion) бидонед.
Батареяҳои Li-ion имрӯз маъмултарин мебошанд. Онҳо нисбат ба дигар намуди батареяҳо бартариҳои зиёд доранд, аммо маҳдудиятҳои худро низ доранд.
Мо онҳоро дар смартфонҳо, мошинҳои барқӣ ва дигар дастгоҳҳои электронӣ пайдо карда метавонем. Барои таъмини энергияи зарурӣ онҳо электролитҳои моеъро барои интиқоли ионҳои литий байни анод (тарафи манфии батарея) ва катод (тарафи мусбат) истифода мебаранд.
Ин моеъ дар маркази масъала аст. Пуркунии зуд ё холӣ кардани батареяҳои литий метавонад боиси пайдо шудани дендритҳо гардад, ки онҳо нахҳои литийӣ (ноқилҳо) мебошанд. Ин нахҳо метавонанд ноқилҳои кӯтоҳи дохилиро ба вуҷуд оранд, ки боиси сӯхтор ва ҳатто таркишҳо шаванд.
Кашфи Мария Хелена Брага
Иваз кардани электролитҳои моеъ бо электролитҳои сахт пайдоиши дендритҳоро пешгирӣ мекунад. Ин маҳз як электролити сахт буд, ки Мария Ҳелена Брага ҳамроҳи Хорхе Феррейра ҳангоми кор дар лабораторияи миллии энергетика ва геология кашф кард.
Навоварӣ истифодаи электролитҳои сахти шишагиро дар бар мегирад, ки имкон медиҳад аноди дар металлҳои сілтӣ сохташуда (литий, сахт ё калий) истифода шавад. Чизе, ки то имрӯз имконнопазир буд. Истифодаи электролитҳои шишагин ҷаҳони имкониятҳоро ба вуҷуд овард, ба монанди зиёд кардани зичии энергияи катод ва дароз кардани давраи батарея.
Бозёфт дар як мақола дар соли 2014 нашр шуда, таваҷҷӯҳи ҷомеаи илмиро ба худ ҷалб кард. Ҷамъияте, ки Ҷон Гуденоф, "падари" батареяи литийи имрӯзаро дар бар мегирад. Он 37 сол пеш буд, ки вай пешравии технологиро ихтироъ кард, ки ба батареяҳои литий-ион имкон дод, ки аз ҷиҳати тиҷорат қобили истифода шаванд. Профессори Донишгоҳи Техас, муйсафеди 94-сола натавонист шавқу ҳаваси худро нисбат ба бозёфти пажӯҳишгари португалӣ нигоҳ дорад.
Дере нагузашта Мария Хелена Брага ба ИМА сафар кард, то ба Ҷон Гуденоус нишон диҳад, ки электролитҳои шишагини вай метавонад ионҳоро бо суръати як электролитҳои моеъ гузаронад. Аз он вақт инҷониб, ҳарду дар пажӯҳиш ва таҳияи батареяҳои сахти ҳолати сахт ҳамкорӣ карданд. Ин ҳамкорӣ аллакай версияи нави электролитро ба вуҷуд овард.
Дахолати Гуденоф дар ҳамкорӣ ва рушди батареяи ҳолати сахт барои додани эътимоди зарурӣ ба ин кашф муҳим буд.
Афзалиятҳои батареяи сахти давлатӣ
Афзалиятҳо умедбахшанд:- афзоиши шиддат, ки имкон медиҳад зичии бештари энергия барои як ҳаҷм - имкон медиҳад, ки батареяи зичтар
- имкон медихад, ки бе истехсоли дендрит боркунии тез — зиёда аз 1200 давра
- давраҳои бештари пуркунии барқ / разряд, ки ба мӯҳлати тӯлонии батарея имкон медиҳанд
- имкон медиҳад, ки дар доираи васеътари ҳарорат бидуни таназзул кор кунанд - аввалин батареяҳо метавонанд дар -60ºCelsius кор кунанд
- ба туфайли истифодаи масолех ба чои литий, ба монанди натрий, арзиши потенсиали паст
Дигар аз бартарихои бузург он аст, ки ҳуҷайраҳоро бо маводи аз ҷиҳати экологӣ тоза, ба монанди натрийи дар боло зикршуда, ки аз оби баҳр гирифтан мумкин аст, сохтан мумкин аст. Ва ҳатто коркарди дубораи онҳо мушкилот нест. Ягона нуқсон, агар шумо онро ин тавр номида тавонед, он аст, ки насб кардани ин батареяҳои сахт муҳити хушк ва беҳтараш бидуни оксигенро талаб мекунад.
НАМОИШ МЕДИХАД: «Коридорхои электрики» дар роххои мустахками республикавй
Мария Хелена Брага мегӯяд, ки аллакай батареяҳои ҳолати сахт вуҷуд доранд: ҳуҷайраҳои танга ё тугма, батареяҳои танга, ки масалан, дар баъзе соатҳо истифода мешаванд. Батареяҳои дорои андозаҳои дигар низ дар лаборатория санҷида шуданд.
Ин навъи батарея дар мошин кай рӯй медиҳад?
Ба гуфтаи Мария Ҳелена Брага, он ҳоло ба саноат вобаста хоҳад буд. Ин муҳаққиқ ва Гуденоф аллакай дурустии консепсияро исбот карданд. Инкишофро бояд дигарон анҷом диҳанд. Ба ибораи дигар, он пагоҳ ё соли оянда нахоҳад буд.
Гузариш аз ин пешрафтҳои лабораторӣ ба маҳсулоти тиҷоратӣ як мушкили ҷиддӣ аст. То он даме, ки мо ин навъи нави батареяро ба мошинҳои электрикӣ татбиқ кунем, шояд 15 соли дигар лозим шавад.
Асосан про-цессхои микьёсшаванда ва камхарчи саноатиро ёфтан лозим аст, ки ба индустриализация ва тичоратии ин навъи нави аккумулятор имконият медиханд. Сабаби дигар ба сармоягузориҳои калон, ки аллакай дар пешбурди батареяҳои литий аз ҷониби субъектҳои гуногунҷабҳа гузошта шудааст, алоқаманд аст. Намунаи маъмултарин Gigafactory Tesla хоҳад буд.
Ба ибораи дигар, дар тӯли 10 соли оянда мо бояд таҳаввулоти батареяҳои литийиро идома диҳем. Интизор меравад, ки зичии энергетикии онҳо тақрибан 50% афзоиш ёбад ва арзиши онҳо 50% коҳиш ёбад. Гузариши босуръати саноати автомобилсозӣ ба батареяҳои сахти ҳолати сахтро интизор шудан мумкин нест.
Сармоягузориҳо инчунин ба дигар навъҳои батареяҳои дорои реаксияҳои гуногуни кимиёвӣ равона карда мешаванд, ки метавонанд зичии энергияро нисбат ба батареяи литий-ионии ҳозира то 20 маротиба зиёдтар ба даст оранд. Он на танҳо аз се маротиба зиёдтар аз батареяҳои сахт бартарӣ дорад, балки ба гуфтаи баъзеҳо, он метавонад пеш аз ин ба бозор бирасад.
Дар ҳар сурат, сенарияи оянда барои мошини электрикӣ умедбахш ба назар мерасад. Ин намуди пешравӣ он чизест, ки дар ниҳоят бояд сатҳи рақобатпазириро ба мошинҳои дорои муҳаррикҳои дарунсӯзӣ фароҳам оварад. Бо вуҷуди ин, бо ин ҳама пешрафтҳо, ба монанди ин кашфи Мария Ҳелена Брага, барои расидан ба ҳиссаи 70-80 дарсади бозори ҷаҳонӣ барои мошинҳои барқӣ метавонад 50 соли дигар лозим шавад.