Μια απλή και ανέξοδη μέθοδος αναπτύχθηκε από ερευνητές του Πανεπιστημίου Fudan, η οποία, αν επιτύχει, θα μπορούσε να μειώσει σημαντικά τα απόβλητα μπαταριών.
Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου βρίσκονται πλέον σε όλες σχεδόν τις ηλεκτρονικές συσκευές, συνήθως συμπεριλαμβανομένων των smartphones. Και αυτό που πιθανώς όλοι έχουν βιώσει είναι ότι με την πάροδο του χρόνου, οι μπαταρίες αυτές διαρκούν όλο και λιγότερο με μία μόνο φόρτιση, έως ότου τελικά – περίπου στο 80% της χωρητικότητάς τους – καταστούν απαρχαιωμένες.
Ερευνητές του Πανεπιστημίου Fudan στην Κίνα ανέπτυξαν τώρα μια νέα μέθοδο για να αυξήσουν τη διάρκεια ζωής των μπαταριών ιόντων λιθίου από 1.500 έως και 12.000 κύκλους φόρτισης. Στους ερευνητές συμμετείχαν χημικοί, μοριακοί μηχανικοί και επιστήμονες υλικών και δημοσίευσαν τα αποτελέσματά τους στο επιστημονικό περιοδικό Nature.
Όπως εξηγεί το Interesting Engineering, οι συμβατικές μπαταρίες ιόντων λιθίου αποτελούνται από τέσσερα κύρια συστατικά. Αυτά είναι η άνοδος, η κάθοδος, ένας διαχωριστής και οι ηλεκτρολύτες που είναι φορτισμένοι με ιόντα λιθίου. Κατά τη διάρκεια της κανονικής λειτουργίας, τα ιόντα λιθίου μεταναστεύουν μεταξύ της ανόδου και της καθόδου για να μεταφέρουν ενέργεια.
Ναι, αλλά με την πάροδο του χρόνου ορισμένα ιόντα λιθίου αφήνουν πίσω τους αποθέσεις που οι επιστήμονες αποκαλούν «νεκρό λίθιο». Αυτές οι εναποθέσεις μειώνουν τη συγκέντρωση ιόντων λιθίου στον ηλεκτρολύτη, με αποτέλεσμα να μειώνεται η ικανότητα της μπαταρίας να διατηρεί τη φόρτιση. Σε αυτό το σημείο, η μπαταρία φτάνει στο 80% της χωρητικότητάς της σε σύγκριση με τη νέα της κατάσταση και καθίσταται πρακτικά άχρηστη.
Κινέζοι επιστήμονες ανακάλυψαν όμως ότι η πορεία αυτής της υποβάθμισης μοιάζει με ασθένεια: ένα βασικό τμήμα καταρρέει, αλλά το υπόλοιπο σύστημα παραμένει λειτουργικό. Έτσι, είναι δυνατόν να εντοπιστεί και να θεραπευτεί το ελαττωματικό μέρος, και έχουν αναπτύξει έναν τρόπο για την αποκατάσταση των μπαταριών που έχουν ήδη κουραστεί – αναπτύσσοντας ειδικά υλικά που αποκαθιστούν τα ιόντα λιθίου, παρατείνοντας τη διάρκεια ζωής των μπαταριών.
Ωστόσο, η ανάπτυξη ενός λεγόμενου μορίου-φορέα για να γίνει αυτό ήταν μια μεγάλη πρόκληση, σύμφωνα με τους ερευνητές. Πρέπει να εγχέεται μέσα στη φθαρμένη μπαταρία και να πληροί ορισμένα κριτήρια. Για παράδειγμα, πρέπει να μπορεί να διαλύεται στον ηλεκτρολύτη χωρίς να διαταράσσει τη λειτουργία της μπαταρίας – αλλά και να είναι συμβατό με άλλα συστατικά της μπαταρίας.
Τελικά, χρησιμοποίησαν τεχνητή νοημοσύνη για να βρουν το κατάλληλο μόριο – LiSO₂CF₃ – το οποίο όχι μόνο είναι ιδανικό για τη δουλειά, αλλά και φθηνό. Χρειάζεται απλώς να εγχυθεί στο σημείο όπου βρίσκονται τα ενεργά ιόντα λιθίου της μπαταρίας- απελευθερώνει μια μικρή ποσότητα αερίου και μπορείτε να επαναφορτίσετε τη μπαταρία.
Οι δοκιμές δείχνουν ότι έχει σημειωθεί σημαντική πρόοδος, καθώς ο μέσος αριθμός των μπαταριών αυξήθηκε από 1.500 σε 12.000, γεγονός που θα μπορούσε να οδηγήσει σε σημαντικά λιγότερες χρησιμοποιημένες μπαταρίες στο μέλλον.
Δεν είναι ακόμη γνωστό πότε η λύση θα εφαρμοστεί σε εμπορικές μπαταρίες
