(ni Giovanni Calcerano) Sa aming teknolohikal na mundo, ang mga baterya ay saanman: mga telepono, laptop, appliances ngunit pati na rin mga portable na aparato, mga laruan at pang-industriya na aplikasyon. At upang matugunan ang mga inaasahan ng mga mamimili ngayon, ang mga baterya na ito ay kailangang mas magaan, mas malakas at idinisenyo upang magtagal. Sa kasalukuyan ang pinaka-modernong teknolohiya sa larangang ito ay ang mga baterya ng lithium-ion, ngunit ang teknolohiyang ito ay mahal at nagsasangkot ng pagkakaroon ng isang nasusunog na likido, na maaaring magdulot ng peligro sa kaligtasan kung ang baterya ay maling ginamit. Upang matugunan ang lumalaking pangangailangan mula sa umuusbong na mga merkado (mga de-kuryenteng kotse, halimbawa, at nababagong pag-iimbak ng enerhiya), mga mananaliksik mula sa Empa (ang Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology) at ang University of Geneva (UNIGE), ay gumawa ng isang bagong prototype baterya, na kilala bilang isang "lahat-ng-solidong estado": ang baterya na ito ay may potensyal na mag-imbak ng mas maraming enerhiya habang pinapanatili ang mataas na antas ng kaligtasan at pagiging maaasahan at batay sa sodium, isang matipid na kahalili sa lithium.
Upang gumana ang isang baterya, dapat itong magkaroon ng tatlong pangunahing mga sangkap: isang anode (negatibong poste), isang katod (positibong poste), at isang electrolyte. Karamihan sa mga baterya na ginagamit sa aming elektronikong kagamitan ngayon ay batay sa mga ion ng lithium. Habang nagcha-charge ang baterya, ang mga lithium ions ay umalis sa katod at naglalakbay sa anode. Upang maiwasan ang pagbuo ng lithium dendrites - isang uri ng microscopic stalagmite na maaaring magbuod ng mga shorts sa baterya - ang anode sa mga komersyal na baterya ay gawa sa grapayt kaysa sa metallic lithium, bagaman ang ultralight metal na ito ay madaragdagan ang dami ng enerhiya na maaaring maimbak.
Ang mga mananaliksik na Empa at UNIGE ay nakatuon sa mga pakinabang ng isang "solidong" baterya upang makayanan ang mas mataas na pangangailangan mula sa mga umuusbong na merkado at upang makabuo ng mga baterya na may mas mahusay na pagganap: mas mabilis na singilin kasama ang higit na kapasidad sa pag-iimbak at higit na kaligtasan. Ang kanilang baterya ay gumagamit ng isang solidong electrolyte sa halip na isang likido na nagpapahintulot sa paggamit ng isang metal anode na humahadlang sa pagbuo ng mga dendrite, na pinapayagan ang mas maraming enerhiya na maiimbak habang tinitiyak ang kaligtasan.
"Ngunit kinailangan pa rin naming maghanap ng angkop na konduktor ng solidong ion na, bilang karagdagan sa pagiging hindi nakakalason, matatag ang chemically at thermally, at papayagan ang sodium na gumalaw nang madali sa pagitan ng anode at cathode," paliwanag ni Hans Hagemann, propesor sa Department of Chemistry. at Physics ng UNIGE Faculty of Science. Natuklasan ng mga mananaliksik na ang isang sangkap na nakabatay sa boron, ang closoborane, ay nagbibigay-daan sa sodium ions na malayang lumipat. Gayundin, dahil ang closoborane ay isang inorganic conductor, iniiwasan nito ang panganib na masunog ang baterya habang nagcha-charge. Ito ay isang materyal, sa madaling salita, na may maraming mga promising katangian.
"Ang kahirapan ay upang maitaguyod ang malapit na ugnayan sa pagitan ng tatlong mga layer ng baterya: ang anode, na binubuo ng solidong metallic sodium, ang cathode, isang halo-halong sodium chromium oxide at ang electrolyte, closo-borane", sabi ni Léo Duchêne, mananaliksik kay Empa. Natunaw ng mga mananaliksik ang ilan sa electrolyte ng baterya sa isang pantunaw bago idagdag ang pulbos na sodium chromium oxide. Sa sandaling sumingaw ang solvent, isinalansan nila ang halo ng katod na pulbos na may electrolyte at anode, pinipiga ang iba't ibang mga layer upang mabuo ang baterya.
Sumunod na sinubukan ng mga mananaliksik ng Empa at UNIGE ang baterya. "Ang katatagan ng electrochemical ng electrolyte na ginagamit natin dito ay makatiis ng tatlong volts, habang maraming dati na pinag-aralan ang solid electrolytes ay nasira sa parehong boltahe," sabi ni Arndt Remhof, mananaliksik sa Empa at pinuno ng proyekto, na sinusuportahan ng Swiss National Foundation para sa Ang Agham (SNSF) at ang Swiss Center para sa Pananaliksik sa Enerhiya sa Pag-iimbak ng Heat at Elektrisidad (SCCER-HaE). Sinubukan ng mga siyentista ang baterya ng higit sa 250 na mga cycle ng pag-charge at paglabas, pagkatapos na 85% ng kapasidad ng enerhiya ay magagamit pa rin. "Ngunit tumatagal ng 1.200 na pag-ikot bago mailabas ang baterya," sabi ng mga mananaliksik. "Bukod dito, kailangan pa nating pag-aralan ang pag-uugali ng baterya sa temperatura ng kuwarto upang posible na kumpirmahing bumubuo o hindi ang mga dendrite, na nagdaragdag ng boltahe. Nagpapatuloy pa rin ang aming mga eksperimento. "
https://youtu.be/j1jAk3wf1Uc