WASHINGTON — O baterie litiu-ion nou creată, care se poate vindeca singură, poate îmbunătăți durata de viață și siguranța tehnologiilor actuale de stocare a energiei, raportează cercetătorii.
Bateriile reîncărcabile litiu-ion alimentează telefoanele mobile, laptopurile și alte dispozitive electronice portabile. Dar, ca orice baterie, acestea tind să se defecteze în timp.
„Există multe tipuri diferite de degradare care se întâmplă, iar remedierea acestei degradări ne-ar putea ajuta să facem baterii cu durată mai lungă”, a spus Scott White, inginer de materiale la Universitatea Illinois din Urbana-Champaign, care a raportat detaliile bateriei pe 20 februarie. la o întâlnire a Asociației Americane pentru Avansarea Științei.
Un loc de deteriorare este anodul, terminalul încărcat negativ al bateriei. Pe măsură ce o baterie se încarcă și se descarcă, anodul se umflă și se micșorează. În timp, acest ciclu provoacă daune, creând fisuri care pot interfera cu fluxul de curent și, în cele din urmă, pot ucide bateria.
Pentru a contracara această fisurare, White a încorporat microsfere minuscule în interiorul grafitului unui anod. Pe măsură ce s-au format crăpături în anod, acestea au rupt carcasele de plastic, eliberând conținutul din interior: un material numit galiu indiu. Acest aliaj de metal lichid s-a scurs din sfere și a umplut fisurile anodului, restabilind fluxul de electricitate.
Deteriorarea bateriei – sau un scurtcircuit între componentele acesteia – poate cauza alte probleme decât o durată de viață mai scurtă. Se știe că curenții electrici scăpați de sub control creează puncte fierbinți care se transformă într-un incendiu puternic.
„Nu este o întâmplare comună, dar atunci când se întâmplă, consecințele sunt grave”, a spus White. Incendiile bateriilor au determinat rechemarea laptopurilor de către Dell și Hewlett-Packard, iar Departamentul de Transport al SUA a propus reguli mai stricte pentru avioanele de marfă care transportă cantități mari de baterii litiu-ion.
Pentru a se proteja împotriva acestui tip de defecțiune, White a dezvoltat un al doilea tip de microsferă din polietilenă solidă, un plastic ieftin și disponibil pe scară largă. O cantitate mică din aceste sfere încorporate în anod și în alte componente ale bateriei poate funcționa ca un întrerupător de siguranță. Dacă temperatura din interiorul bateriei crește peste 105° Celsius, sferele se topesc într-un strat subțire de material izolator care oprește fluxul de electricitate, prevenind o conflagrație.
„Am testat acest lucru în baterii reale”, a spus White, a cărui cercetare este finanțată de Departamentul de Energie al SUA. „Funcționează frumos.” Această caracteristică de siguranță, a spus el, ar putea fi utilă pentru mașinile electrice care apar pe piață.
„Bateriile cu litiu-ion vor continua să fie tehnologia folosită în următorii 10 până la 15 ani în mașinile electrice”, a spus Kristin Persson de la Laboratorul Național Lawrence Berkeley din California, care caută noi materiale pentru baterii care nu numai că au o stocare mai bună a energiei, ci și evitați, de asemenea, unele dintre capcanele bateriilor tradiționale. „Va dura cel puțin această perioadă de timp pentru a dezvolta noi materiale.”
