Çevik bərk hallı batareyalar hansılardır?

Bir qrup beynəlxalq alim elektromobillərin diapazonunu artıra və noutbuk və smartfonlarda yanğınların qarşısını ala bilən yeni tip bərk cisimli akkumulyator hazırlayıb. Müəlliflər öz tapıntılarını Advanced Energy Materials-da təsvir edirlər. Adi təkrar doldurulan akkumulyatorlarda istifadə edilən maye elektrolitləri “bərk” keramika batareyaları ilə əvəz etməklə, onlar daha effektiv, uzunömürlü və istifadə üçün daha təhlükəsiz olan batareyalar istehsal edə bilirlər. Tədqiqatçılar ümid edirlər ki, bu üstünlüklər elektrik avtomobilləri də daxil olmaqla bütün növ cihazlar üçün daha səmərəli, daha yaşıl akkumulyatorlara yol aça bilər.

ABŞ və Böyük Britaniyadan olan tədqiqatın müəllifləri bir müddətdir ki, litium-ion batareyalardakı maye elektrolitlərə alternativləri araşdırırlar. 2016-cı ildə onlar adi litium-ion hüceyrələrindən iki dəfə artıq gərginlikdə işləyə bilən, lakin oxşar effektivliyə malik bərk hallı akkumulyatorun inkişafını elan etdilər.

Onların son dizaynı bu əvvəlki versiyada əhəmiyyətli təkmilləşməni ifadə etsə də, MIT-dən tədqiqatçı professor Donald Sadoway qeyd edir ki, hələ də təkmilləşdirmə üçün yer var: "Yüksək temperaturda keramika materiallarında yüksək ion keçiriciliyinə nail olmaq çətin ola bilər" dedi. "Bu, sıçrayışlı bir nailiyyət idi." Tədqiqatçılar ümid edirlər ki, bu təkmilləşdirilmiş akkumulyatorlar sınaqdan keçirildikdən sonra elektrikli avtomobillər və hətta təyyarələr üçün uyğun olacaq.

Bərk vəziyyətdə olan akkumulyatorlarda həddindən artıq istiləşmə nəticəsində zədələnmənin qarşısı yanan, maye olanlardan deyil, keramika elektrolitlərindən istifadə etməklə alınır. Batareya zədələnirsə və alovlanma əvəzinə keramika elektrolitinin xassələrini qızdırmağa başlayırsa, bu da onun alov almasına mane olur. Bu bərk materialların strukturundakı məsamələr onlara bərk cisimdə genişlənmiş şəbəkə vasitəsilə hərəkət edən ionlarla daha yüksək elektrik yükü daşımağa imkan verir.

Bu xüsusiyyətlər o deməkdir ki, alimlər yanan maye elektrolitləri olan batareyalarla müqayisədə batareyalarının həm gərginliyini, həm də tutumunu artıra biliblər. Əslində, professor Sadoway dedi: "Biz 12 dərəcə C [90°F] temperaturda işləyən 194 voltlu litium-hava hüceyrəsini nümayiş etdirdik. Bu, hər kəsin əldə etdiyindən yüksəkdir."

Bu yeni akkumulyator dizaynının yanan elektrolitlərlə müqayisədə digər potensial üstünlükləri var, o cümlədən keramika elektrolitlərinin ümumiyyətlə üzvi olanlardan daha sabit olması. "Təəccüblü şey onun nə qədər yaxşı işləməsidir" dedi professor Sadoway. "Biz bu hüceyrədən daxil etdiyimizdən daha çox enerji əldə etdik."

Bu sabitlik istehsalçılara çoxlu sayda bərk cisim hüceyrələrini onların həddindən artıq istiləşməsindən narahat olmadan noutbuklara və ya elektrik avtomobillərinə yerləşdirməyə imkan verə bilər ki, bu da cihazları daha təhlükəsiz edir və onların funksional ömrünü artırır. Hal-hazırda, bu cür batareyalar həddindən artıq qızarsa, alovlanma riski var - bu yaxınlarda Samsung Galaxy Note 7 telefonunda olduğu kimi. Nəticədə yaranan alov yayıla bilməyəcək, çünki hüceyrələrin içərisində yanmağı təmin edəcək hava yoxdur; həqiqətən də, ilkin zərərin olduğu yerdən kənara yayıla bilməyəcəklər.

Bu bərk materiallar da çox uzunömürlüdür; əksinə, daha yüksək temperaturda (100°C-dən çox) işləyən yanar maye elektrolitləri olan litium-ion batareyaları hazırlamaq cəhdləri 500 və ya 600 dövrədən sonra müntəzəm olaraq alovlanır. Keramika elektrolitləri alov almadan 7500-dən çox yükləmə/boşaltma dövrünə tab gətirə bilir."

Yeni tapıntılar həm EV-lərin çeşidini genişləndirmək, həm də smartfon yanğınlarının qarşısını almaq üçün çox əhəmiyyətli ola bilər. Sadoway-ə görə: "Köhnə nəsil akkumulyatorlarda qurğuşun turşusu [avtomobil] başlanğıc akkumulyatorları var idi. Onlar qısa məsafəyə malik idilər, lakin inanılmaz dərəcədə etibarlı idilər" dedi. alov alacaqdı”.

Onun sözlərinə görə, bugünkü litium-ion batareyalar bundan bir addım irəlidir. "Onlar uzun məsafəyə malikdirlər, lakin şiddətli həddindən artıq istiləşmə və alovlanma nəticəsində zədələnə bilərlər" dedi o, əlavə etdi ki, yeni bərk vəziyyətdə olan batareya potensial olaraq "fundamental sıçrayış"dır, çünki bu, daha etibarlı, daha təhlükəsiz cihazlara gətirib çıxara bilər.

MIT alimləri hesab edirlər ki, bu texnologiyanın geniş şəkildə istifadə olunması beş il çəkə bilər, lakin hətta gələn il belə batareyaların Samsung və ya Apple kimi böyük istehsalçıların smartfonlarında quraşdırıldığını görməyə ümid edirlər. Onlar həmçinin qeyd etdilər ki, bu hüceyrələr üçün telefonlardan başqa bir çox kommersiya məqsədləri var, o cümlədən noutbuklar və elektrik nəqliyyat vasitələri.

Bununla belə, professor Sadoway xəbərdarlıq edir ki, texnologiyanın təkmilləşdirilməsinə hələ bir yol var. "Bizim həqiqətən əla görünən bir hüceyrəmiz var, lakin bu, çox erkən günlərdir ... Biz hələ böyük miqyaslı, yüksək güclü sıxlıq elektrodları olan hüceyrələr yaratmalıyıq."

Sadoway bu sıçrayışın dərhal geniş şəkildə qəbul ediləcəyinə inanır, çünki o, nəinki daha geniş diapazonlu EV-lərə yanacaq vermək potensialına malikdir, həm də potensial olaraq smartfon yanğınlarının qarşısını alır. Bəlkə də daha təəccüblü olanı, əksər istehsalçıların təhlükəsizliyinə və etibarlılığına əmin olduqdan sonra bərk hallı akkumulyatorların universal olaraq beş ildən az bir müddətdə istifadə oluna biləcəyinə dair proqnozudur.