მრავალჯერადი დამუხტვის ლითიუმ-იონური ბატარეებს თითქმის ყველგან ნახავთ, რადგან ენერგიით ამარაგებენ ყველაფერს, სმარტფონებითა და ლეპტოპებით დაწყებული, უსადენო ყურსასმენებითა და ელექტრომობილებით დამთავრებული.
მიუხედავად იმისა, რომ ლითიუმ-იონურმა ბატარეებმა რადიკალურად შეცვალა ჩვენი ურთიერთობა პორტატულ ტექნოლოგიებთან, ისინი სრულყოფილებისგან საკმაოდ შორსაა.
ლითიუმ-იონური ბატარეების წარმადობა დროთა განმავლობაში მცირდება და ზოგჯერ, ბატარეის უჯრედებში არსებულმა ხარვეზებმა შეიძლება ხანძარიც გააჩინოს; აფეთქების საშიშროების გამო, კომპანიები ზოგჯერ პროდუქტებს უკან იწვევენ.
ალბათ სმარტფონის, ტაბლეტისა და ლეპტოპის ყველა მფლობელი დაადასტურებს, რომ ლითიუმ-იონური ბატარეების დამუხტვა ნელი და ხანგრძლივი პროცესია. ამ მხრივ მეცნიერებს კარგი ახალი ამბავი აქვთ.
რუსეთში მკვლევრებმა შექმნეს ახალი ტიპის ბატარეის ტექნოლოგია, რომელიც მათი განცხადებით, ამჟამინდელ ლითიუმ-იონურ ბატარეებზე ათჯერ სწრაფად იმუხტება; ყოველდღიურ მოწყობილობებში დანერგვის შემთხვევაში, ამ ტექნოლოგიამ შეიძლება უზარმაზარი დრო დაგვიზოგოს.
„ჩვენი პოლიმერის გამოყენებით დამზადებული ბატარეა წამებში დაიმუხტება, დაახლოებით ათჯერ უფრო სწრაფად, ვიდრე ტრადიციული ლითიუმ-იონური ბატარეა. ექსპერიმენტთა სერიაში ეს უკვე დადასტურდა“, — ამბობს სანქტ-პეტერბურგის უნივერსიტეტის ელექტროქიმიკოსი ოლეგ ლევინი.
ახალი ბატარეების საკვანძო დეტალია ნიტროქსილზე დაფუძნებული ჟანგვა-აღდგენითი პოლიმერი, მასალა, რომელიც განმუხტვისა და დამუხტვისას შექცევად დაჟანგვას (ელექტრონების დაკარგვა) და ჟანგვა-აღდგენას (ელექტრონების მიღებას) განიცდის.
ამ შემთხვევაში, ჟანგვა-აღდგენითი პოლიმერი იყენებს NiSalen-ის (ნიკელ-სალენი) სინთეზირებულ ფორმას, ლითონის შემცველ მეტალოპოლიმერს, რომელშიც ნიკელისა და სალენის ატომთა ჯაჭვები მოლეკულური სადენების როლს ასრულებს, რითაც აძლიერებს ელექტრონთა გამტარობას, რაც შეზღუდულია ნიტროქსილზე დაფუძნებულ პოლიმერულ ბატარეებში.
„ნიტროქსილზე დაფუძნებულ პოლიმერებში მუხტის ტრანსპორტირების ერთადერთი გზაა ელექტრონის ხტუნაობა ჟანგვა-აღდგენის მომიჯნავე ცენტრებს შორის, რაც მიკროსკოპულ მასშტაბზე საკმაოდ სწრაფია. მიუხედავად ამისა, ძალიან დაბალია ნიტროქსილზე დაფუძნებული მასალის ელექტრონის მაკროსკოპული გამტარუნარიანობა “, — წერენ მკვლევრები.
ტესტირებისას, მკვლევრებმა რამდენიმე სხვადასხვა ტიპის პოლიმერი შეისწავლეს, მაგრამ NiSalen-ის ქიმია ერთადერთი მოწყობილობა აღმოჩნდა, რომელმაც სტაბილურობა და ეფექტიანობა გამოავლინა; ეს მან ნიკელისა და სალენის სტრუქტურების გამტარად მოქმედების წყალობით შეძლო. სტრუქტურები ასრულებდნენ როგორც ნიტროქსილის წყვილების მუხტების შემგროვებლების როლს, ისე მხარს უჭერდნენ სუბსტანციის ჟანგვა-აღდგენის ტევადობას.
მოწყობილობამ კარგად იმუშავა დაბალ ტემპერატურაზეც, რაც არ ითქმის ლითიუმ-იონურ ბატარეებზე, რომლებიც ტემპერატურისადმი საკმაოდ მგრძნობიარეა. თუმცა, NiSalen-ის სიჩქარე ყველა არეალში უბადლო არ არის.
„ამ ეტაპზე, ის კვლავ ჩამორჩება მოცულობის მხრივ, რადგან ლითიუმ-იონურ ბატარეებზე 30-40 პროცენტით ნაკლები ტევადობისაა. ამჟამად ამ მაჩვენებლის გაუმჯობესებაზე ვმუშაობთ ისე, რომ შევინარჩუნოთ დამუხტვა-განმუხტვის მაჩვენებელი“, — ამბობს ლევინი.
თეორიულად, ნიტროქსილზე დაფუძნებულ პოლიმერებს კარგი მოცულობითი პოტენციალი აქვს და შესაბამისად, შეიძლება მხოლოდ დროის საკითხი იყოს, როდის მიაღწევს მკვლევართა ჯგუფი ამას.
გარდა სწრაფი დამუხტვისა, ამ სახის ბატარეებმა შეიძლება სხვა სახის უპირატესობების მოგვცეს.
„უსაფრთხოა მოსახმარად — დღეს ფართოდ გავრცელებული, კობალტზე დაფუძნებული ბატარეებისგან (მათ შორის არის ლითიუმ-იონური ბატარეებიც) განსხვავებით, არაფერს შეიცავს ისეთს, რასაც წვის საფრთხე აქვს“, — აღნიშნავს ლევინი.
მისივე თქმით, ის ასევე შეიცავს გარემოსთვის საზიანო მნიშვნელოვნად ცოტა ლითონებს. მართალია, ამ პოლიმერში ცოტა რაოდენობით არის წარმოდგენილი ნიკელი, მაგრამ მისი ოდენობა გაცილებით მცირეა, ვიდრე ლითიუმ-იონურ ბატარეებში.
კვლევა Batteries and Supercaps-ში გამოქვეყნდა.
მომზადებულია ScienceAlert-ის მიხედვით.
