Φορτίστε 70% νέα ανακάλυψη σε λίγα λεπτά

Οι μπαταρίες λιθίου είναι γνωστά ηλεκτρονικά προϊόντα που χρησιμοποιούνται πλέον σε κινητά τηλέφωνα, φορητούς υπολογιστές και ηλεκτρικά αυτοκίνητα. Αλλά οι μπαταρίες λιθίου είναι επίσης γνωστές για τη μεγάλη διάρκεια και τη σύντομη διάρκεια ζωής τους. Πρόσφατα, μια ομάδα από το Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο Nanyang της Σιγκαπούρης (Nanyang Technological University) ανέπτυξε έναν νέο τύπο γρήγορου. Αυτή η μπαταρία μπορεί να φορτιστεί πλήρως με το 70% της ισχύος σε δύο λεπτά και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για 20 χρόνια, δηλαδή 10 φορές περισσότερο από την μπαταρία εκείνη τη στιγμή.

Οι μπαταρίες λιθίου αποτελούνται κυρίως από πληροφορίες θετικών ηλεκτροδίων (όπως οξυγόνο κοβαλτίου λιθίου), ηλεκτρολύτες και πληροφορίες αρνητικών ηλεκτροδίων (όπως ο γραφίτης). Κατά τη διαδικασία φόρτισης, τα ιόντα λιθίου κατακρημνίζονται από το πλέγμα λιθίου κοβαλτίου-οξυγόνου της ανόδου και ενσωματώνονται στον νιφάδα γραφίτη μέσω του ηλεκτρολύτη. Κατά τη διαδικασία εκφόρτισης, τα ιόντα λιθίου διαφεύγουν από το πλέγμα νιφάδων γραφίτη και εισάγονται στο οξυγόνο κοβαλτίου λιθίου μέσω του ηλεκτρολύτη. Οι μπαταρίες λιθίου ονομάζονται επίσης μπαταρίες κουνιστή καρέκλας επειδή μεταφέρονται εμπρός και πίσω μεταξύ των θετικών και αρνητικών ηλεκτροδίων κατά τη φόρτιση και την εκφόρτιση. Τα τελευταία χρόνια, οι επιστήμονες έχουν αναπτύξει νέους τύπους μπαταριών λιθίου, ειδικά μπαταρίες λιθίου-θείου μεγάλης χωρητικότητας, μπαταρίες λιθίου-οξυγόνου και μπαταρίες νανο-πυριτίου, αλλά λόγω της χαοτικής τους σύνθεσης, του υψηλού κόστους και της μικρής διάρκειας ζωής, έχουν πολλά αποτελέσματα δεν έχουν προωθηθεί.

Οι παραδοσιακές μπαταρίες λιθίου δεν μπορούν να φορτιστούν γρήγορα, κυρίως λόγω των χαρακτηριστικών ασφαλείας των ηλεκτροδίων γραφίτη. Όταν η μπαταρία λειτουργεί, σχηματίζεται μια στερεή μεμβράνη ηλεκτρολύτη στην επιφάνεια του ηλεκτροδίου, η οποία θα μπλοκάρει τα βήματα των ιόντων λιθίου και θα επιβραδύνει την ταχύτητά τους. Το χαρακτηριστικό γνώρισμα αυτού του νέου τύπου μπαταρίας λιθίου είναι ότι χρησιμοποιεί ως κάθοδο εξαιρετικά μακρύ τζελ νανοσωλήνων διοξειδίου του τιτανίου αντί για παραδοσιακά υλικά γραφίτη. Αυτό το νέο υλικό δεν σχηματίζει μεμβράνη ηλεκτρολύτη και τα ιόντα λιθίου μπορούν να εισαχθούν γρήγορα, επιτυγχάνοντας έτσι γρήγορη φόρτιση. Λόγω της ειδικής δομής του μονοδιάστατου νανοτζελ διοξειδίου του τιτανίου, η νέα μπαταρία έχει επιτύχει μια σημαντική ανακάλυψη όσον αφορά τη διάρκεια ζωής, η οποία μπορεί να ανακυκλωθεί δεκάδες χιλιάδες φορές. Με κόστος μιας ημέρας, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για περισσότερα από 20 χρόνια. Επιπλέον, το διοξείδιο του τιτανίου (κοινώς γνωστό ως διοξείδιο του τιτανίου) που χρησιμοποιείται σε αυτή τη μελέτη έχει χαμηλό κόστος, εύκολη επεξεργασία, καλή επαναληψιμότητα, υψηλή αξιοπιστία και μπορεί να συνδεθεί άψογα με την υπάρχουσα τεχνολογία και οι προοπτικές βιομηχανικής εφαρμογής του είναι πολύ ευρείες.

Οι μπαταρίες λιθίου κυκλοφόρησαν τη δεκαετία του 1970. Το 1991, η Sony παρουσίασε τις πρώτες εμπορικές μπαταρίες λιθίου, οι οποίες έφεραν επανάσταση στα ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης. Αν και οι μπαταρίες λιθίου έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως, η διάρκεια ζωής και η διάρκεια ζωής των μπαταριών τους δεν έχουν επιτύχει αποτελεσματικές ανακαλύψεις, γεγονός που περιορίζει επίσης την ταχεία ανάπτυξη των ηλεκτρικών οχημάτων και άλλων βιομηχανιών. Αυτή η νέα ανακάλυψη μπορεί να έχει ευρείες επιπτώσεις σε πολλούς τομείς. Στις κινητές συσκευές, οι νέες μπαταρίες μπορούν να αποτρέψουν την υποχρεωτική θωράκιση ορισμένων ηλεκτρονικών συσκευών. Η βιομηχανία ηλεκτρικών οχημάτων θα ωφεληθεί επίσης πολύ, όχι μόνο επειδή ο χρόνος φόρτισης μπορεί να μειωθεί από μερικές ώρες σε λίγα λεπτά, αλλά και επειδή οι χρήστες δεν θα χρειαστεί να αλλάξουν τις ακριβές μπαταρίες (κοστίζουν περίπου 10,000 $) για να προωθήσουν περαιτέρω τα οφέλη του ηλεκτρικά οχήματα.

Ωστόσο, αυτή τη στιγμή, η ανάπτυξη των μπαταριών λιθίου αντιμετωπίζει ένα εμπόδιο: εάν θέλετε να αυξήσετε τη χωρητικότητα, πρέπει να θυσιάσετε την ταχύτητα φόρτισης και τη διάρκεια ζωής του κύκλου, κάτι που είναι δύσκολο να διατηρήσετε υψηλή χωρητικότητα. Στο μέλλον, για την αντικατάσταση των μπαταριών, αφενός, είναι απαραίτητο να προωθηθεί η έρευνα σχετικά με τα χαρακτηριστικά ασφαλείας, όπως οι στερεοί και ημιστερεοί ηλεκτρολύτες, από την άλλη πλευρά, είναι απαραίτητο να επιταχυνθεί η έρευνα και η ανάπτυξη μεγάλης χωρητικότητας δεδομένα καθόδου για να επιτευχθεί μια σημαντική ανακάλυψη στην ενεργειακή πυκνότητα των μπαταριών λιθίου. Συνοπτικά, τα θετικά και αρνητικά ηλεκτρόδια και τα δεδομένα ηλεκτρολυτών της μπαταρίας πρέπει να συνεργαστούν για να σημειώσουν μεγαλύτερη πρόοδο όσον αφορά τη μορφή και τη χωρητικότητα.