Acumulatorii care să reziste la sute de mii de încărcări pot deveni în curând o realitate, odată cu descoperirea întâmplătoare a unui material compozit cu proprietăți extraordinare.
Bazat pe tehnologie nanowire, acesta reprezintă practic o baterie care nu necesită înlocuire. Descoperirea, efectuată în cadrul Universității California, Irvine (UCI), ar putea conduce la apariția de baterii comerciale cu durată de viață cvasi-nelimitată, pentru computere, smartphone-uri, mașini și nave spațiale.
Cercetătorii au încercat de mult să folosească nanowires în baterii. De mii de ori mai subțiri decât un fir de păr, filamentele au un grad de conductivitate foarte ridicat, și prezintă caracteristici deosebite de depozitare și transfer al electronilor. Cu toate acestea, datorită dimensiunilor, aceste filamente sunt extrem de fragile și nu rezistă bine la ciclurile repetate de încărcare și descărcare. Într-o baterie tipică de litiu-ion, acestea se extind și se subțiază, ceea ce duce la fisurare.
Problema a fost rezolvată de către cercetătorii UCI prin acoperirea unui nanofil de aur cu un strat de dioxid de mangan, și prin înglobarea acestui ansamblu într-un electrolit format dintr-un gel asemănător Plexiglasului. Materialul rezultat s-a dovedit a fi extrem de fiabil și rezistent la fisurare.
În cadrul studiului, ciclul de încărcare-descărcare a electrodului de testare a fost efectuat de până la 200.000 de ori, pe parcursul a trei luni. Nu au fost detectate pierderi de energie, și niciun nanofil nu s-a fisurat.
Remarcabil este că descoperirea a fost făcută din întâmplare, prin acoperirea accidentală a filamentului cu un strat de gel.
„A fost o nebunie”, a spus autorul principal Reginald Penner, pentru că aceste filamente de tip nanowire rezistă la cel mult 6.000 – 7.000 de cicluri de încărcare, în absența gelului.
Cercetătorii consideră că gelul tip Plexiglas plasticizează oxidul metalic din baterie și îi conferă astfel flexibilitate, prevenind fisurarea filamentelor.
„Electrodul acoperit cu gel își menține forma, ceea ce îl face o opțiune extrem de fiabilă”, a declarat Mya Le Thai, autoarea descoperirii. „Această cercetare dovedește că un electrod bazat pe nanowires poate avea o viață foarte lungă, și că bateriile bazate pe această tehnologie vor putea deveni o realitate.”
Studiul UCI a fost realizat în colaborare cu Universitatea din Maryland, cu finanțare din partea Departamentului de Energie al SUA, și a fost publicat în American Chemical Society’s Energy Letters.
