Zer dira egoera solidoko bateria malguak?

Nazioarteko zientzialari talde batek egoera solidoko bateria mota berri bat garatu du, ibilgailu elektrikoen autonomia handitu eta ordenagailu eramangarrietan eta telefono adimendunetan suteak saihesteko. Egileek euren aurkikuntzak deskribatzen dituzte Advanced Energy Materials-en. Ohiko bateria kargagarrietan erabiltzen diren elektrolito likidoak "solido" eta zeramikazkoekin ordezkatuz, bateria eraginkorragoak eta iraupen luzekoak ekoizteko gai dira, erabiltzeko seguruagoak ere. Ikertzaileek espero dute abantaila horiek bateria eraginkorragoak eta berdeagoak lortzeko bidea ireki dezaketela gailu mota guztietarako, baita auto elektrikoak ere.

Ikerketaren egileek, AEBetako eta Erresuma Batukoek, litio ioietako baterietan elektrolito likidoen alternatibak aztertzen aritu dira denbora luzez. 2016an egoera solidoko bateria baten garapena iragarri zuten, litio-ioizko zelulen tentsioaren bikoitza baino gehiagotan funtzionatu zezakeena, baina antzeko eraginkortasunarekin.

Beraien azken diseinuak aurreko bertsio honen hobekuntza nabarmena suposatzen duen arren, MITeko Donald Sadoway ikertzaileak dio oraindik hobetzeko tartea dagoela: "Zaila izan daiteke zeramikazko materialetan tenperatura altuetan eroankortasun ioniko handia lortzea", azaldu du. «Hau aurrerapen lorpen bat izan zen». Ikertzaileek espero dute hobetutako bateria horiek probatu ondoren ibilgailu elektrikoetarako edo hegazkinetarako ere egokiak izatea.

Egoera solidoko baterietan gehiegi berotzearen ondoriozko kalteak saihesten dira zeramikazko elektrolitoak erabiliz, likido sukoiak baino. Bateria hondatuta badago eta zeramikazko elektrolito-karbak gehiegi berotzen hasten badira su baino gehiago, eta horrek sua har dezan eragozten du. Material solido horien egiturako poroek ere karga elektriko askoz handiagoa eramatea ahalbidetzen dute, solidoaren barneko sare hedatu batean mugitzen diren ioiak.

Ezaugarri hauek esan nahi dute zientzialariek euren baterien tentsioa eta kapazitatea igotzeko gai izan direla elektrolito likido sukoiak dituztenekin alderatuta. Izan ere, Sadoway irakasleak esan zuen: "Litio-aireko zelula bat frogatu genuen 12 voltioko 90 gradu C [194 °F] funtzionatzen duena. Hori beste inork lortu duena baino handiagoa da".

Bateriaren diseinu berri honek elektrolito sukoiekiko beste abantaila potentzial batzuk ditu, besteak beste, zeramikazko elektrolitoak, oro har, organikoak baino egonkorragoak direla. "Harrigarria da zein ondo funtzionatu zuen", esan zuen Sadoway irakasleak. "Zelula honetatik sartu genuen baino energia gehiago atera dugu".

Egonkortasun horri esker, fabrikatzaileek egoera solidoko zelula ugari ontziratu ditzakete ordenagailu eramangarrietan edo auto elektrikoetan, gehiegi berotzeko kezkatu gabe, gailuak askoz seguruago bihurtuz eta bizitza funtzionala luzatuz. Gaur egun, bateria mota hauek gehiegi berotzen badira su hartzeko arriskua dute, duela gutxi Samsung Galaxy Note 7 telefonoarekin gertatu den bezala. Sortzen diren sugarrak ezin izango lirateke hedatu zelulen barruan errekuntzari eusteko airerik ez dagoelako; izan ere, ezin izango lirateke hasierako kalteak izan ziren tokitik haratago zabaldu.

Material sendo hauek ere oso iraunkorrak dira; aitzitik, elektrolito likido sukoiekin litio ioizko bateriak egiteko saiakera batzuek, tenperatura altuagoetan (100°C-tik gora) funtzionatzen dutenek, ohikoa su hartzen dute 500 edo 600 zikloren ondoren. Zeramikazko elektrolitoek 7500 karga/deskarga ziklo baino gehiago jasan ditzakete surik hartu gabe".

Aurkikuntza berriak oso esanguratsuak izan daitezke EVs sorta zabaltzeko eta telefonoen suteak saihesteko. Sadoway-ren arabera: "Baterien belaunaldi zaharragoek berunezko azidoa [auto] abiarazteko bateriak zituzten. Ibilbide laburra zuten baina izugarri fidagarriak ziren", esan zuen haien ustekabeko ahultasuna "60 °C inguru baino beroago egiten bazuen orduan" esan zuen. sua hartuko luke».

Gaur egungo litio ioizko bateriak, honetatik aurrera pauso bat direla azaldu du. "Iramen luzea dute, baina gehiegi berotu eta su hartzeagatik kaltetu daitezke", esan zuen egoera solidoko bateria berria "oinarrizko aurrerapena" izan daitekeela, gailu askoz fidagarriagoak eta seguruagoak ekar ditzakeelako.

MITeko zientzialariek uste dute teknologia hau bost urte beharko lituzkeela oso erabilia izateko, baina datorren urtean ere espero dute Samsung edo Apple bezalako fabrikatzaile handien telefono adimendunetan bateria mota hauek instalatuta ikustea. Gainera, adierazi dute zelula horien erabilera komertzial asko dagoela telefonoez gain, ordenagailu eramangarriak eta ibilgailu elektrikoak barne.

Hala ere, Sadoway irakasleak ohartarazi du oraindik bideren bat dagoela teknologia hobetu aurretik. "Benetan itxura bikaina duen zelula bat dugu, baina oso goiz da... Oraindik ez ditugu zelulak egin eskala handiko eta potentzia handiko dentsitateko elektrodoekin".

Sadowayk uste du aurrerapen hau berehala onartuko dela, aukera duelako askoz ere irismen handiagoa duten ibilgailu elektrikoak elikatzeko, baita telefonoen suteak ekiditeko ere. Agian harrigarriagoa da bere iragarpena egoera solidoko bateriak unibertsalki erabil daitezkeela bost urte baino gutxiagoan, fabrikatzaile gehienak haien segurtasunaz eta fidagarritasunaz konbentzituta daudenean.