Szybciej naładujemy baterie

Jedną z największych wad współczesnych baterii jest długi czas ich ładowania. To z kolei uniemożliwia upowszechnienie się np. elektrycznych samochodów. Niewykluczone jednak, że uczeni z Mississippi State University właśnie znaleźli sposób na przezwyciężenie tego problemu.

Podczas ładowania baterii pole elektryczne przesuwa jony w kierunku grafitowej elektrody. Jednak jony, by zostać zatrzymane i przechowane w elektrodzie muszą przeniknąć barierę potencjału.

Zespół pod kierunkiem Ibrahima Abou Hamada postanowił zbadać, jakie siły działają na jony w czasie, gdy się one przesuwają. Stworzyli komputerowy model składający się ze 160 atomów węgla ułożonych w 4 warstwy grafenu oraz 69 molekuł węglanu propylenu i 87 węglanu etylenu, które były modelowym elektrolitem. Do całości dodano dwa jony heksafluorofosforanu i 10 jonów litu. Do takiej konstrukcji uczeni przyłożyli wirtualne pole elektryczne, by zobaczyć, co się będzie działo.

Okazało się, że gdy pole elektryczne popycha jony litu w kierunku grafenu, przeszkodą dla nich jest bariera potencjału. Dalsze badania wykazały, że barierę tę można bardzo łatwo pokonać. Wystarczy dodać oscylujące pole elektryczne do pola, które ładuje baterię. Wówczas jony litu bardzo łatwo przedostają się do grafenu i wiążą się z nim. To jednak nie wszystko. Uczeni zauważyli, że istnieje wykładnicza zależność pomiędzy amplitudą dodatkowego pola elektrycznego a prędkością przenikania jonów do grafenu. To oznacza, że niewielka zmiana amplitudy powoduje gwałtowne przyspieszenie tego procesu.

Symulacja pokazała, że możliwe jest skonstruowanie urządzenia, które będzie bardzo szybko ładowało baterie. Naukowcy nie wykluczają, że może też ono zwiększyć gęstość mocy urządzenia.

Przeprowadzenie fizycznych testów powinno być bardzo proste, możemy zatem przypuszczać, że już wkrótce się one rozpoczną. Niestety, nie oznacza to, że niedługo zobaczymy na naszych drogach samochody elektryczne z akumulatorami, które będzie można błyskawicznie naładować. Obecnie nie wiadomo bowiem, czy nowy sposób ładowania baterii nie skróci ich żywotności, ani jak długo mogą one przechowywać tak dostarczony ładunek.

bateria ładowanie samochód elektryczny pole elektryczne Ibrahim Abou Hamad Mississippi State University