Επανάσταση στις μπαταρίες: Η καινοτομία για τριπλάσια διάρκεια. Κινέζοι επιστήμονες δημιούργησαν αυτο-επιδιορθούμενη τεχνολογία. Μια σημαντική επιστημονική ανακάλυψη από ερευνητές της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών αναμένεται να φέρει επανάσταση στον τομέα της αποθήκευσης ενέργειας, καθώς θα μπορούσε να οδηγήσει σε ηλεκτρικά αυτοκίνητα, αεροσκάφη και smartphones που θα διαρκούν έως και τρεις φορές περισσότερο με μία μόνο φόρτιση. Η ομάδα ισχυρίζεται ότι δημιούργησε μια νέα αυτο-επιδιορθούμενη διεπιφάνεια για τις μπαταρίες λιθίου στερεάς κατάστασης, λύνοντας επιτέλους μία από τις μεγαλύτερες τεχνικές προκλήσεις που εμπόδιζαν την εμπορική παραγωγή αυτών των ισχυρών ενεργειακών συστημάτων.

Η μελέτη, η οποία δημοσιεύτηκε στο επιστημονικό περιοδικό Nature Sustainability, περιγράφει λεπτομερώς έναν μηχανισμό που λειτουργεί ως «υγρή σφραγίδα», γεμίζοντας αυτόματα τα μικροσκοπικά ρήγματα και κενά που σχηματίζονται στο εσωτερικό της στερεάς μπαταρίας κατά τη χρήση. Αυτή η καινοτομία εξαλείφει την ανάγκη για ογκώδη εξοπλισμό και υψηλή εξωτερική πίεση, στοιχεία από τα οποία εξαρτώνται οι υπάρχουσες σχεδιάσεις για να διατηρήσουν τη δομική τους σταθερότητα.

Σε αντίθεση με τις συμβατικές μπαταρίες ιόντων λιθίου που χρησιμοποιούν εύφλεκτους υγρούς ηλεκτρολύτες, οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης βασίζονται σε στερεά υλικά για τη μεταφορά του ηλεκτρικού φορτίου. Αυτή η αλλαγή όχι μόνο αποτρέπει τον κίνδυνο διαρροής ή πυρκαγιάς, αλλά επιτρέπει και τη χρήση καθαρού μεταλλικού λιθίου, ενός υλικού ικανού να αποθηκεύσει δύο έως τρεις φορές περισσότερη ενέργεια από τα σημερινά εξαρτήματα.

Ωστόσο, οι στερεάς κατάστασης μπαταρίες αντιμετώπιζαν ένα επίμονο πρόβλημα: τα άκαμπτα στρώματά τους διαχωρίζονταν με τον χρόνο, καθώς τα υλικά διαστέλλονται και συστέλλονται κατά τη φόρτιση, διακόπτοντας τη ροή του ρεύματος και μειώνοντας τη διάρκεια ζωής. Για να αντιμετωπίσει αυτό το φαινόμενο, η κινεζική ομάδα εισήγαγε ιόντα ιωδίου μέσα στον στερεό ηλεκτρολύτη. Κατά τη λειτουργία, αυτά τα ιόντα μεταναστεύουν στη διεπιφάνεια μεταξύ ηλεκτροδίου και ηλεκτρολύτη, σχηματίζοντας ένα λεπτό στρώμα πλούσιο σε ιώδιο. Αυτό το στρώμα προσελκύει ενεργά ιόντα λιθίου και γεμίζει αυτόματα τα μικροσκοπικά ρήγματα και πόρους, διατηρώντας τα στρώματα σφιχτά συνδεδεμένα χωρίς εξωτερική πίεση.

Ο Τσουνσενγκ Βανγκ, ειδικός στις στερεάς κατάστασης μπαταρίες στο Πανεπιστήμιο του Μέριλαντ, χαιρέτισε την εξέλιξη, τονίζοντας ότι η νέα προσέγγιση «έλυσε το βασικό εμπόδιο που επί δεκαετίες εμπόδιζε την εμπορευματοποίηση των στερεάς κατάστασης μπαταριών». Όπως εξήγησε, οι παραδοσιακές σχεδιάσεις απαιτούσαν πάνω από πέντε μεγαπασκάλ πίεσης για να παραμείνουν σταθερές, μια απαίτηση που η κινεζική καινοτομία «άλλαξε ριζικά».

Οι δοκιμές έδειξαν ότι τα πρωτότυπα διατήρησαν σταθερή απόδοση μετά από εκατοντάδες κύκλους φόρτισης. Η διαδικασία παραγωγής είναι επίσης απλούστερη και απαιτεί λιγότερα υλικά, γεγονός που θα καταστήσει τις μελλοντικές μπαταρίες πιο ανθεκτικές και ευκολότερες στη μαζική κατασκευή. Αν η τεχνολογία κλιμακωθεί επιτυχώς, θα επαναστατήσει την αποθήκευση ενέργειας, επιτρέποντας στα ηλεκτρικά οχήματα και αεροσκάφη να διανύουν δύο έως τρεις φορές μεγαλύτερες αποστάσεις και στα smartphones να λειτουργούν για ολόκληρες μέρες με μία μόνο φόρτιση.