Betri za hali dhabiti zinazonyumbulika ni zipi?

Kundi la wanasayansi wa kimataifa wameunda aina mpya ya betri ya hali dhabiti ambayo inaweza kuongeza anuwai ya magari ya umeme na kuzuia moto kwenye kompyuta ndogo na simu mahiri. Waandishi wanaelezea matokeo yao katika Nyenzo za Nishati za Juu. Kwa kubadilisha elektroliti za maji zinazotumika katika betri za kawaida zinazoweza kuchajiwa na kuweka 'imara', za kauri wanaweza kutoa betri zenye ufanisi zaidi, za kudumu ambazo pia ni salama zaidi kwa matumizi. Watafiti wanatumai kuwa faida hizi zinaweza kuweka njia kwa betri bora zaidi, za kijani kibichi kwa kila aina ya vifaa pamoja na magari ya umeme.

Waandishi wa utafiti huo, kutoka Marekani na Uingereza, wamekuwa wakichunguza njia mbadala za elektroliti kioevu katika betri za ioni za lithiamu kwa muda. Mnamo mwaka wa 2016 walitangaza maendeleo ya betri ya hali imara ambayo inaweza kufanya kazi kwa zaidi ya mara mbili ya voltage ya seli za kawaida za lithiamu, lakini kwa ufanisi sawa.

Wakati muundo wao wa hivi karibuni unawakilisha uboreshaji mkubwa kwenye toleo hili la mapema, mtafiti Profesa Donald Sadoway kutoka MIT anabainisha kuwa bado kuna nafasi ya uboreshaji: "Kufikia upitishaji wa juu wa ionic katika vifaa vya kauri kwa joto la juu inaweza kuwa ngumu," alielezea. "Haya yalikuwa mafanikio makubwa." Watafiti wanatumai kuwa baada ya kujaribu betri hizi zilizoboreshwa zitathibitisha kuwa zinafaa kwa magari ya umeme au hata kuendesha ndege.

Katika hali ngumu ya betri uharibifu kutokana na overheating huzuiwa kwa kutumia elektroliti za kauri badala ya kuwaka, kioevu. Ikiwa betri imeharibiwa na kuanza kuzidisha chari za elektroliti za kauri badala ya kuwasha, ambayo huizuia kushika moto. Pores katika muundo wa nyenzo hizi imara pia huwawezesha kubeba mzigo wa juu zaidi wa malipo ya umeme na ioni zinazohamia kupitia mtandao uliopanuliwa ndani ya imara.

Vipengele hivi vinamaanisha kuwa wanasayansi wameweza kuinua voltage na uwezo wa betri zao ikilinganishwa na zile zilizo na elektroliti za kioevu zinazoweza kuwaka. Kwa kweli, alisema Profesa Sadoway: "Tulionyesha seli ya lithiamu-hewa yenye volt 12 inayofanya kazi kwa nyuzijoto 90 [194°F]. Hiyo ni ya juu zaidi kuliko mtu mwingine yeyote amepata."

Muundo huu mpya wa betri una manufaa mengine yanayowezekana dhidi ya elektroliti zinazoweza kuwaka, ikiwa ni pamoja na ukweli kwamba elektroliti za kauri kwa ujumla ni thabiti zaidi kuliko zile za kikaboni. "Jambo la kushangaza ni jinsi lilivyofanya kazi vizuri," Profesa Sadoway alisema. "Tulipata nishati zaidi kutoka kwa seli hii kuliko tulivyoweka ndani yake."

Uthabiti huu unaweza kuruhusu watengenezaji kufunga idadi kubwa ya seli za hali dhabiti kwenye kompyuta za mkononi au magari yanayotumia umeme bila kuwa na wasiwasi kuhusu kuwa na joto kupita kiasi, hivyo kufanya vifaa kuwa salama zaidi na kurefusha maisha yao ya utendakazi. Kwa sasa, aina hizi za betri zikizidi joto huwa katika hatari ya kushika moto - kama ilivyotokea hivi majuzi kwenye simu ya Samsung Galaxy Note 7. Miale inayotokana haitaweza kuenea kwa sababu hakuna hewa ndani ya seli ili kuendeleza mwako; hakika, wasingeweza kuenea zaidi ya tovuti ya uharibifu wa awali.

Nyenzo hizi imara pia ni za muda mrefu sana; kinyume chake, baadhi ya majaribio ya kutengeneza betri za ioni za lithiamu na elektroliti za kioevu zinazoweza kuwaka, ambazo hufanya kazi kwa joto la juu (zaidi ya 100 ° C) huwaka moto mara kwa mara baada ya mizunguko 500 au 600. Elektroliti za kauri zinaweza kuhimili zaidi ya mizunguko 7500 ya malipo/kutokwa bila kushika moto."

Matokeo mapya yanaweza kuwa muhimu sana kwa kupanua anuwai ya EVs na kuzuia moto wa simu mahiri. Kulingana na Sadoway: "Vizazi vya zamani vya betri vilikuwa na betri za kuanza kwa asidi ya risasi [gari]. Zilikuwa na masafa mafupi lakini zilikuwa za kutegemewa sana," alisema akiongeza kuwa udhaifu wao usiotazamiwa ni kwamba "ikiwa joto zaidi ya 60 ° C basi. ingeshika moto."

Betri za ioni za lithiamu leo, anaelezea, ni hatua ya juu kutoka kwa hili. "Zina safu ndefu lakini zinaweza kuharibiwa na joto kali na kuwaka moto," alisema na kuongeza kuwa betri mpya ya hali dhabiti inaweza kuwa "mafanikio ya kimsingi" kwa sababu inaweza kusababisha vifaa vya kuaminika zaidi na salama zaidi.

Wanasayansi huko MIT wanafikiria teknolojia hii inaweza kuchukua miaka mitano kutumika sana lakini hata mapema mwaka ujao wanatarajia kuona aina hizi za betri zimewekwa kwenye simu mahiri kutoka kwa watengenezaji wakubwa kama vile Samsung au Apple. Pia walibaini kuwa kuna matumizi mengi ya kibiashara kwa seli hizi kando na simu, pamoja na kompyuta ndogo na magari ya umeme.

Walakini Profesa Sadoway anaonya kwamba bado kuna njia fulani ya kwenda kabla ya teknolojia kukamilishwa. "Tuna seli ambayo inaonekana bora sana lakini ni siku za mapema sana ... Bado hatujatengeneza seli kwa kiwango kikubwa, elektroni zenye msongamano wa juu."

Sadoway anaamini kuwa mafanikio haya yatakubaliwa kwa wingi mara moja kwa sababu yana uwezo si tu wa kupaka EVs kwa wingi zaidi lakini pia uwezekano wa kuzuia moto wa simu mahiri. Labda cha kushangaza zaidi ni utabiri wake kwamba betri za hali dhabiti zinaweza kutumika ulimwenguni kote chini ya miaka mitano mara watengenezaji wengi watakaposhawishika juu ya usalama na kutegemewa kwao.