Bu ismni tuzating: Mariya Helena Braga. Ushbu odatiy portugalcha nomning orqasida biz Portu universiteti muhandislik fakulteti tadqiqotchisini topamiz, u o'z ishi tufayli lityum-ion batareyalar texnologiyasining aniq rivojlanishiga hissa qo'shgan bo'lishi mumkin.
Uning hissasi elektrolit shishasining kashfiyoti atrofida bo'lib, xavfsizroq, ekologik toza, arzonroq va 3 baravar ko'proq sig'imga ega bo'lgan yangi avlod batareyalarini - qattiq holatni keltirib chiqarishi mumkin. Nima uchun bu ishtiyoqni tushunish uchun lityum-ion (Li-ion) batareyalar haqida bilish yaxshi fikr.
Li-ion batareyalar bugungi kunda eng keng tarqalgan. Ular boshqa turdagi batareyalarga nisbatan juda ko'p afzalliklarga ega, ammo ular ham o'zlarining cheklovlariga ega.
Biz ularni smartfonlar, elektr transport vositalari va boshqa elektron qurilmalarda topishimiz mumkin. Kerakli energiyani ta'minlash uchun ular anod (batareyaning salbiy tomoni) va katod (ijobiy tomoni) o'rtasida lityum ionlarini tashish uchun suyuq elektrolitdan foydalanadilar.
Bu suyuqlik masalaning markazida. Lityum batareyalarni tez zaryadlash yoki zaryadsizlantirish lityum filamentlar (o'tkazgichlar) bo'lgan dendritlarning shakllanishiga olib kelishi mumkin. Ushbu filamentlar yong'in va hatto portlashlarga olib keladigan ichki qisqa tutashuvlarga olib kelishi mumkin.
Mariya Helena Braganing kashfiyoti
Suyuq elektrolitni qattiq elektrolit bilan almashtirish dendritlarning shakllanishiga to'sqinlik qiladi. Bu Mariya Helena Braga Xorxe Ferreyra bilan birgalikda Milliy energetika va geologiya laboratoriyasida ishlaganlarida aniq qattiq elektrolitni kashf etgan.
Yangilik gidroksidi metallarda (litiy, qattiq yoki kaliy) qurilgan anoddan foydalanish imkonini beruvchi qattiq shisha elektrolitdan foydalanishni o'z ichiga oladi. Hozirgacha mumkin bo'lmagan narsa. Vitreus elektrolitidan foydalanish katodning energiya zichligini oshirish va batareyaning ishlash muddatini uzaytirish kabi imkoniyatlar dunyosini ochdi.
Ushbu topilma 2014-yilda maqolada e’lon qilingan va ilmiy jamoatchilik e’tiborini tortgan edi. Bugungi lityum batareyaning "otasi" Jon Gudenofni o'z ichiga olgan jamoa. 37 yil oldin u litiy-ionli batareyalarni tijorat maqsadlarida foydalanishga imkon beradigan texnologik taraqqiyotni ixtiro qilgan edi. Texas universiteti professori, 94 yoshli qariya portugaliyalik tadqiqotchining kashfiyotiga bo‘lgan ishtiyoqini jilovlay olmadi.
Mariya Helena Braga Jon Gudenofga uning shishasimon elektrolitlari ionlarni suyuq elektrolitlar bilan bir xil tezlikda o'tkazishi mumkinligini ko'rsatish uchun AQShga safar qilishiga ko'p vaqt kerak bo'lmadi. O'shandan beri ikkalasi ham qattiq holatdagi batareyalarni tadqiq qilish va ishlab chiqishda hamkorlik qilishdi. Ushbu hamkorlik allaqachon elektrolitning yangi versiyasini yaratdi.
Goodenoughning qattiq holatdagi akkumulyatorning hamkorlik va rivojlanishiga aralashuvi ushbu kashfiyotga kerakli ishonchni berishda muhim rol o'ynadi.
Qattiq holatdagi batareyaning afzalliklari
Afzalliklar istiqbolli:- kuchlanishning oshishi, bu bir xil hajm uchun katta energiya zichligini ta'minlaydi - yanada ixcham batareyaga imkon beradi
- dendrit ishlab chiqarmasdan tez yuklash imkonini beradi - 1200 tsikldan ortiq
- batareyaning ishlash muddatini uzaytirish imkonini beruvchi ko'proq zaryadlash/bo'shatish davrlari
- Buzilishsiz kengroq harorat oralig'ida ishlashga imkon beradi - birinchi batareyalar -60º Selsiyda ishlay oladi.
- litiy o'rniga natriy kabi materiallardan foydalanish tufayli potentsial past narx
Katta afzalliklardan yana biri shundaki, hujayralar dengiz suvidan olinadigan yuqorida tilga olingan natriy kabi ekologik toza materiallardan qurilishi mumkin. Va hatto ularning qayta ishlanishi ham muammo emas. Yagona kamchilik, agar siz buni shunday deb atashingiz mumkin bo'lsa, bu qattiq batareyalarni o'rnatish quruq va tercihen kislorodsiz muhitni talab qiladi.
O'TKAZIB EMAS: mustahkamlangan milliy avtomagistrallardagi “elektr yo'laklari”
Mariya Helena Braganing aytishicha, allaqachon qattiq batareyalar mavjud: tanga yoki tugma hujayralari, masalan, ba'zi soatlarda ishlatiladigan tanga o'lchamli batareyalar. Laboratoriyada boshqa o'lchamdagi batareyalar ham sinovdan o'tkazildi.
Avtomobilda bunday akkumulyator qachon paydo bo'ladi?
Mariya Helena Braganing so'zlariga ko'ra, endi u sanoatga bog'liq bo'ladi. Ushbu tadqiqotchi va Goodenough allaqachon kontseptsiyaning haqiqiyligini isbotladilar. Rivojlanish boshqalar tomonidan amalga oshirilishi kerak. Boshqacha qilib aytganda, bu ertaga yoki keyingi yil bo'lmaydi.
Ushbu laboratoriya yutuqlaridan tijorat mahsulotlariga o'tish juda qiyin. Ushbu yangi turdagi akkumulyatorning elektr transport vositalariga qo'llanilishini ko'rishimiz uchun yana 15 yil kerak bo'lishi mumkin.
Asosan, ushbu yangi turdagi akkumulyatorlarni sanoatlashtirish va tijoratlashtirish imkonini beruvchi kengaytiriladigan va tejamkor sanoat jarayonlarini topish kerak. Yana bir sabab, eng xilma-xil korxonalar tomonidan lityum batareyalarni rivojlantirishga allaqachon kiritilgan katta investitsiyalar bilan bog'liq. Eng mashhur misol Tesla Gigafactory bo'ladi.
Boshqacha qilib aytganda, keyingi 10 yil ichida biz lityum batareyalar evolyutsiyasini ko'rishni davom ettirishimiz kerak. Ularning energiya zichligi taxminan 50% ga oshishi kutilmoqda va ularning narxi 50% ga tushishi kutilmoqda. Avtomobil sanoatida qattiq holatdagi akkumulyatorlarga tez o'tish kutilmaydi.
Investitsiyalar, shuningdek, hozirgi litiy-ion batareyadan 20 barobar ko'proq energiya zichligiga erisha oladigan turli xil kimyoviy reaktsiyalarga ega bo'lgan boshqa turdagi batareyalarga yo'naltirilmoqda. Bu nafaqat qattiq batareyalar tomonidan erishilgan uch baravar yuqori, balki ba'zilarning fikriga ko'ra, bozorga ulardan oldin etib borishi mumkin.
Qanday bo'lmasin, kelajakdagi stsenariy elektromobil uchun istiqbolli ko'rinadi. Ushbu turdagi avans, nihoyat, ichki yonuv dvigatellari bo'lgan transport vositalariga teng raqobatbardoshlik darajasini ta'minlashi kerak bo'lgan narsadir. Shunday bo'lsa-da, Mariya Helena Braganing kashfiyoti kabi barcha yutuqlar bilan elektr transport vositalarining jahon bozorining 70-80% ulushini egallashi uchun yana 50 yil kerak bo'lishi mumkin.