Akumulatory o ogromnej pojemności i wydajności dzięki sferycznym krzemowym nanocząstkom

Pracownicy Uniwersytetu Południowej Kalifornii opracowali nowy typ baterii litowo-jonowej. Jako element anody wykorzystano krzemowe nanocząstki o porowatej strukturze, takiej samej, jaką mają nanorurki. Dzięki ich zastosowaniu udało się trzykrotnie zwiększyć pojemność akumulatorów, w porównaniu z już istniejącymi, a zarazem zachować niską cenę. A to nie jedyne korzyści, jakie niesie zastosowanie nanotechnologii.

Czego byśmy jeszcze chcieli? Większej liczby cykli ładowanie-rozładowanie, które nie degradują jakości akumulatora, i bardzo szybkiego ładowania. Pracownicy USC twierdzą, że są w stanie spełnić te wymagania. Przynajmniej w pewnym zakresie, bo przecież idealna bateria to taka, która działa latami bez doładowywania. Nowa technologia pozwala docelowo zwiększyć standardową liczbę cykli ładowanie-rozładowanie do 2000, co ucieszy producentów urządzeń z akumulatorami wmontowanymi na stałe. A 10-minutowy czas ładowania w pełni rozładowanego akumulatora sprawi, że użytkownicy wybaczą nawet niezbyt wydajne akumulatory stosowane w niektórych urządzeniach.

Porowata struktura sferycznych nanocząstek jest kluczem do sukcesu.

Radość związaną z coraz wydajniejszą i energooszczędną elektroniką mąci fakt, że akumulatory nadal są słabym elementem. Pomysły wiążące się z zastosowaniem grafenu czy wykorzystaniem ciepłego ludzkiego ciała to raczej rozwiązania specjalistyczne. Nam potrzeba produktu dla mas.

Baterie, akumulatory wykorzystujące sferyczne nanocząstki jeszcze nie zalegają magazynów w oczekiwaniu na transport do sklepów, ale technologia jest bliska komercjalizacji. Zdaniem USC nastąpi to w ciągu najbliższych 2-3 lat. Korzyści odczuje nie tylko branża smartfonowa, ale również samochodowa.

Wynalazek, choć firmowany nazwą amerykańskiego uniwersytetu, jest dziełem kilku pracujących w nim chińskich naukowców. To pokazuje, jak duży potencjał ma ta nacja i to także poza granicami swojego kraju.

Stworzenie działającego akumulatora litowo-jonowego z krzemową anodą to zdaniem badaczy zwieńczenie wieloletnich prób zastosowania tego materiału. Szansą było już zastosowanie nanorurek zamiast zwykłych płytek, ale nanorurki są trudne w masowej produkcji. Na szczęście można je zastąpić sferycznymi nanocząstkami, które są łatwiejsze w wytwarzaniu. Wytrawiono w nich pory, które nadały im podobne własności jak w przypadku nanorurek. W przyszłości planowane jest zastąpienie również materiału katody efektywniejszym.

Wszystko fajnie brzmi, ale jak to zwykle bywa, to co nowe nie będzie od razu tanie. Choć nie przesadzajmy. Czasem nie cena, a przyzwyczajenia stoją na przeszkodzie popularyzacji ciekawych rozwiązań. Nadal dużo ludzi kupuje zwykłe akumulatory NiMH w momencie, gdy od dawna są dostępne, i to w tej samej cenie, lepsze ich wersje. Na przykład akumulatory Eneloop. Nie słyszeliście? A to szkoda.

Źródło: USC, www.thenanoresearch.com (schemat)