Per klaidą keturiskart pailgino akumuliatorių tarnavimo laiką

 (41)
Kol nebus atrasta kokia nors fundamentaliai nauja pamaina ličio jonų akumuliatoriams, mokslininkai be paliovos ieškos būdų į tą patį tūrį sutalpinti kuo daugiau energijos ir padidinti įkrovimo/iškrovimo ciklų skaičių. O dviem mokslininkams, panašu, pavyko labai reikšmingai išplėsti tokių akumuliatorių tarnavimo laiką – visiškai atsitiktinai, rašo geek.com.
Ličio jonų akumuliatorius
© Shutterstock nuotr.

Šiuolaikiniuose ličio jonų akumuliatoriuose paprastai naudojami ilgiausią tarnavimo laiką užtikrinantys grafito anodai. Iškrovimo/įkrovimo ciklų metu akumuliatoriaus veikimas prastėja ir ilgainiui jis tampa tiesiog nebetinkamu naudoti dėl to, kad įkrovimo ir iškrovimo metu anodai tai traukiasi, tai plečiasi, o link jų ir nuo jų nuolat migruoja ličio jonai. Šio proceso metu ant anodų susikaupia ličio junginių sluoksnis, kuris anodo plėtimosi ar susitraukimo metu atskyla. Dėl to apnuoginamas švarus anodo plotas, kuris kito ciklo metu vėl būna veikiamas ličio – tol, kol elektrodas tiesiog subyra.

Geresnė anodo alternatyva būtų aliuminis, tačiau jis įkrovimo ir iškrovimo ciklų metu plečiasi pernelyg stipriai. Ir jeigu mokslininkams pavyktų tą apimties kitimą apriboti, mes galėtume pasidžiaugti kur kas ilgiau tarnaujančiais akumuliatoriais.

Tsinghua universiteto (Kinija) mokslininkas dr. Wangas Changanas kartu su Masačusetso technologijų instituto (JAV) mokslininku dr. Li Ju bendromis pastangomis ieškojo būdų neleisti susidaryti oksidų plėvelei ant deguonies veikiamų aliuminio nanodalelių paviršiaus. Mokslininkai ketino nanodaleles panardinti į titano oksisulfato tirpalą sieros rūgštyje: jame aliuminio oksidas ištirptų, o paviršių padengtų titano oksido sluoksnis.

Kad nanodalelės pasidengtų pakankamu ir tolygiu išoriniu sluoksniu, reikalingas tam tikras laikas. Bet atsitiko nenumatytas dalykas: W. Changanas ir L. Ju pamiršo iš mirkymo vonelės ištraukti nanodaleles. Dėl to mirkymo procesas buvo net keliomis valandomis ilgesnis nei numatyta pagal tyrimų protokolą. O per tą laiką titano oksisulfato ir sieros rūgšties molekulės sugebėjo prasisunkti į 50 nm dydžio nanodalelių vidų ir dalinai ištirpinti viduje buvusį aliuminį. Po tokio netikėtai ilgo mirkymo iš nanodalelių liko tik 4 nm storio išorinis titano hidroksido lukštas ir vidinis 30 nm dydžio aliuminio „trynys“.

Bet mokslininkai šių iš pažiūros sugadintų nanodalelių neišmetė – jie nusprendė bandymus atlikti ir su jomis, panaudojant jas akumuliatoriams gaminti. Ir paaiškėjo, kad šios dalelės galimai išsprendė aliuminio panaudojimo anodams gaminti galvosūkį. Pailgintas mirkymas reiškė, kad anodai nebesiplėtė ir nebesitraukė, todėl po 500 įkrovimų/iškrovimų ciklo akumuliatoriai išlaikė iki 4 kartų didesnę talpą nei ekvivalentiški akumuliatoriai su grafito anodais. Naudojimo ilgaamžiškumo požiūriu tokie akumuliatoriai tarnauja gerokai ilgiau ir, kaip skelbiama MIT pranešime, gali sutalpinti iki trijų kartų daugiau energijos.

Taigi, gali būti, kad panašiai, kaip neretai nutinka mokslo istorijoje, atsitiktinumas taps proveržio priežastimi. Manoma, kad šio atradimo rezultatus bus nesunku perkelti į masinę gamybą, kas reiškia, kad kitos kartos perkraunamų akumuliatorių anodai gali būti iš aliuminio, dėl kurio išaugs ir tokių akumuliatorių talpa, ir tarnavimo trukmė.

MIT pranešimą apie akumuliatorių technologijų patobulinimą rasite čia.

Parašykite savo nuomonę
arba diskutuokite anonimiškai čia
Skelbdami savo nuomonę, Jūs sutinkate su taisyklėmis
Rodyti diskusiją Rodyti diskusiją
 
Naujienų prenumerata

Mokslas

Nuo vaizdo sunku atplėšti akis: eksperimentas, kurį gali išbandyti kiekvienas (3)

Žinomas eksperimentas su aliejumi ir vandeniu. Šios medžiagos niekada nesusimaišo, nes vanduo yra polinė, o aliejus nepolinė cheminė medžiaga. Aliejus stabdo vandens judėjimą ir šių medžiagų sąveika sukuria nuostabų vaizdą. Bet ar žinojote, jog prie šių dviejų medžiagų pridėjus šiek tiek alkoholio prasideda visai kitokie procesai, kurių negali paaiškinti net fizikai?

Naujojoje Zelandijoje išbandyta raketa pasiekė kosmosą, bet ne orbitą (2)

Kalifornijoje įsikūrusi bendrovė „Rocket Lab“ ketvirtadienį paskelbė sėkmingai išbandžiusi savo sukonstruotą raketą nešėją, startavusią iš aikštelės Naujojoje Zelandijoje, nors raketa ir nepasiekė orbitos, kaip tikėtasi.

Žmonės keičia kosmoso orus (15)

Tai, kad žmonės keičia Žemės paviršių, tikrai jokia naujiena. Ar tai būtų žemdirbystė ir miestų statyba, ar klimato kaita ir paliekami ilgalaikiai pėdsakai uolienose, mūsų poveikis gimtajai planetai yra labai platus ir įvairialypis. Ir toks didelis, kad kai kurie geologai siūlo įvesti naują geologinę epochą – antropoceną (Anthropocene). O dabar aptikta įrodymų, kad žmonijos veikla turi poveikį net ir kosmoso orams.

Kaip juokiasi kutenama žiurkė? (15)

„Kutenimas – viena plačiausių ir mokslininkams sunkiausiai suprantamų temų“, – teigia Merilando universiteto (JAV) neuromokslininkas Robertas Provine`as, daugelį metų nagrinėjantis tokius reiškinius kaip kutulys, žagsulys, žiovulys ir net bezdulys. Kodėl iš visų jų išskirtinas būtent kutulys, portale bbc.com aptaria mokslo apžvalgininkas Joshas Gabbatissas.

Tarptautinėje kosminėje stotyje - skubus remontas (3)

Tarptautinės kosmoso stoties ekipažui teko imtis skubių remonto darbų. Laimei, jie pasibaigė sėkmingai.