Mokslo proveržis: sukurta ličio baterija, kuri savaime atsistato po įvairių pažeidimų

Kol mokslininkai ir toliau kuria naujus ir įdomius išradimus, gerinančius mūsų gyvenimą, jų naujas pasiekimas – savaime atsistatanti ličio baterija, kuri taip pat lankstosi ir tiekia energiją – gali iš esmės pakeisti tai, kaip krauname savo įrenginius. 

Sujungė pastarųjų metų atradimus

Mokslininkai iš Kalifornijos universiteto Berklyje, Džordžijos technologijos instituto ir Honkongo mokslo ir technologijų universite sukūrė tamprią, savaime atsistatančią ličio bateriją.

Be to, ši baterija išlieka stabili net po 500 įkrovimo ir iškrovimo ciklų.

Komandos darbas rėmėsi pastarųjų metų tyrimais, kurių metu buvo sukurta tiek tampri baterija, pritaikyta dėvimosios elektronikos poreikiams, tiek skystoji baterija, galinti prisitaikyti prie bet kokios formos. 

Naujame mokslininkų darbe šie principai buvo apjungti. Taip sukurta baterija, kuri ne tik lankstosi ir išsitempia, bet ir atsistato po pažeidimų, neprarasdama funkcionalumo.

Kaip buvo sukurta baterija?

Kurdami šią pažangią bateriją, mokslininkai naudojo zviterioninį polimerą. Tai – medžiaga, turinti tiek teigiamą, tiek neigiamą krūvį. 

Vandens molekulės prisijungė prie įkrautų polimero dalelių, o neigiamai įkrauti plastiko komponentai traukė ličio jonus. 

Toks molekulinis išdėstymas leido vandenį tvirtai sulaikyti baterijos viduje, sumažinant jo skilimo riziką esant įtampai, tačiau išlaikant galimybę laisvai judėti ličio jonams, kai reikia generuoti srovę.

Kitame kūrimo etape tyrėjai pridėjo akrilo rūgšties, veikiančios kaip kryžminis rišiklis. Tuomet jie panaudojo naujo tipo hidrogelinį elektrolitą be fluoro, pagrįstą ličio druska. Jo stabilumo langas siekė net 3,11 voltų. 

Ši sistema gebėjo pasisavinti vandenį iš aplinkos oro, dar labiau sumažindama vandens molekulių skilimo tikimybę įjungus elektros srovę.

Galutinis rezultatas – vos 19 proc. vandens turinti baterija, kuri išlieka stabili esant 50 proc. aplinkos drėgmei ir gali veikti daugiau nei mėnesį. 

Bandymų metu, prijungta prie grandinės, maitinančios LED lemputes, ji demonstravo ne tik ilgaamžiškumą, bet ir įspūdingą atsparumą. 

Pavyzdžiui, baterija atsistatė pati po pažeidimų ir toliau veikė net kai buvo tempiama, lankstoma, praduriama adata ar pjaunama skustuvu.

Panaudojimas praktikoje

Tokio tipo baterijos ypač tinkamos dėvimosios elektronikos įrenginiams – išmaniosioms apyrankėms, sveikatos stebėjimo jutikliams ar minkštiesiems robotams.

Taip pat jos gali būti naudojamos lanksčiuose ekranuose, išmanioje tekstilėje ar net medicininiuose implantuose, kur baterijos turi prisitaikyti prie kūno judesių ir ilgai išlikti veikiančios.

Tuo tarpu ličio baterijos, naudojamos elektromobiliuose (EV), gali greitai pasitraukti iš rinkos. 

Prinstono universiteto (JAV) mokslininkai šių metų pradžioje atrado didelės energijos natrio jonų katodą, kuris gali pranokti tradicines ličio jonų baterijas ir tapti saugesne, tvaresne bei ekonomiškai naudingesne alternatyva.