Որոնք են ճկուն պինդ մարտկոցները:

Միջազգային գիտնականների խումբը մշակել է պինդ մարտկոցի նոր տեսակ, որը կարող է մեծացնել էլեկտրական մեքենաների շառավիղը և կանխել նոութբուքերի և սմարթֆոնների հրդեհները։ Հեղինակները նկարագրում են իրենց բացահայտումները Advanced Energy Materials-ում: Սովորական վերալիցքավորվող մարտկոցներում օգտագործվող հեղուկ էլեկտրոլիտները փոխարինելով «պինդ» կերամիկական մարտկոցներով՝ նրանք կարող են արտադրել ավելի արդյունավետ, երկարատև մարտկոցներ, որոնք նաև ավելի անվտանգ են օգտագործման համար: Հետազոտողները հույս ունեն, որ այս առավելությունները կարող են ճանապարհ հարթել բոլոր տեսակի սարքերի, այդ թվում՝ էլեկտրական մեքենաների համար ավելի արդյունավետ, կանաչ մարտկոցների համար:

Հետազոտության հեղինակները՝ ԱՄՆ-ից և Մեծ Բրիտանիայից, որոշ ժամանակ ուսումնասիրում էին լիթիումի իոնային մարտկոցներում հեղուկ էլեկտրոլիտների այլընտրանքները: 2016 թվականին նրանք հայտարարեցին պինդ վիճակում մարտկոցի ստեղծման մասին, որը կարող է աշխատել սովորական լիթիումի իոնային բջիջներից ավելի քան երկու անգամ ավելի լարման վրա, բայց նույն արդյունավետությամբ:

Թեև դրանց վերջին դիզայնը զգալի բարելավում է այս ավելի վաղ տարբերակի համեմատ, հետազոտող, պրոֆեսոր Դոնալդ Սադոուեյը MIT-ից նշում է, որ դեռևս բարելավման տեղ կա. «Սա բեկումնային ձեռքբերում էր». Հետազոտողները հույս ունեն, որ փորձարկումներից հետո այս բարելավված մարտկոցները հարմար կլինեն էլեկտրական մեքենաների կամ նույնիսկ ինքնաթիռների սնուցման համար:

Պինդ վիճակում մարտկոցներում գերտաքացման հետևանքով առաջացած վնասը կանխվում է՝ օգտագործելով կերամիկական էլեկտրոլիտներ, այլ ոչ թե դյուրավառ, հեղուկ: Եթե ​​մարտկոցը վնասված է և սկսում է գերտաքացնել կերամիկական էլեկտրոլիտի նիշերը, այլ ոչ թե բռնկվել, ինչը թույլ չի տալիս այն բռնկվել: Այս պինդ նյութերի կառուցվածքի ծակոտիները նաև թույլ են տալիս նրանց կրել էլեկտրական լիցքի շատ ավելի մեծ բեռ՝ իոններով, որոնք շարժվում են պինդի ընդլայնված ցանցով:

Այս հատկանիշները նշանակում են, որ գիտնականները կարողացել են բարձրացնել իրենց մարտկոցների և՛ լարումը, և՛ տարողունակությունը՝ համեմատած այն մարտկոցների հետ, որոնք պարունակում են դյուրավառ հեղուկ էլեկտրոլիտներ: Իրականում, ասում է պրոֆեսոր Սադոուեյը. «Մենք ցուցադրեցինք 12 վոլտ լարմամբ լիթիումի օդային բջիջ, որն աշխատում էր 90 աստիճան C [194 °F] ջերմաստիճանում։ Դա ավելի բարձր է, քան որևէ ուրիշը հասել է»։

Մարտկոցի այս նոր դիզայնը այլ պոտենցիալ առավելություններ ունի դյուրավառ էլեկտրոլիտների նկատմամբ, ներառյալ այն փաստը, որ կերամիկական էլեկտրոլիտներն ընդհանուր առմամբ ավելի կայուն են, քան օրգանականները: «Զարմանալին այն է, թե որքան լավ է դա աշխատել», - ասաց պրոֆեսոր Սադոուեյը: «Այս բջջից մենք ավելի շատ էներգիա ստացանք, քան դրա մեջ ներդրեցինք»:

Այս կայունությունը կարող է արտադրողներին թույլ տալ մեծ թվով պինդ վիճակի բջիջներ փաթեթավորել նոթբուքերի կամ էլեկտրական մեքենաների մեջ՝ առանց անհանգստանալու դրանց գերտաքացման մասին՝ դարձնելով սարքերը շատ ավելի անվտանգ և երկարացնելով դրանց ֆունկցիոնալ կյանքը: Ներկայումս, եթե այս տեսակի մարտկոցները գերտաքանան, դրանք բռնկվելու վտանգի տակ են, ինչպես վերջերս տեղի ունեցավ Samsung Galaxy Note 7 հեռախոսի հետ: Արդյունքում առաջացող բոցը չի կարող տարածվել, քանի որ բջիջների ներսում օդ չկա այրումը պահպանելու համար. իսկապես, նրանք չեն կարողանա տարածվել սկզբնական վնասի վայրից այն կողմ:

Այս պինդ նյութերը նույնպես շատ երկարակյաց են. Ի հակադրություն, որոշ փորձեր՝ դյուրավառ հեղուկ էլեկտրոլիտներով լիթիումի իոնային մարտկոցներ ստեղծելու համար, որոնք աշխատում են ավելի բարձր ջերմաստիճաններում (ավելի քան 100°C) սովորաբար հրդեհվում են 500 կամ 600 ցիկլից հետո: Կերամիկական էլեկտրոլիտները կարող են դիմակայել ավելի քան 7500 լիցքավորման/լիցքաթափման ցիկլերի՝ առանց հրդեհի բռնկվելու։

Նոր բացահայտումները կարող են չափազանց կարևոր լինել ինչպես EV-ների տեսականին ընդլայնելու, այնպես էլ սմարթֆոնների բռնկումը կանխելու համար: Ըստ Sadoway-ի. «Մարտկոցների հին սերունդներն ունեին կապարաթթվային [մեքենայի] մեկնարկային մարտկոցներ: Նրանք ունեին կարճ շառավիղ, բայց դրանք աներևակայելի հուսալի էին», - ասաց նա՝ հավելելով, որ նրանց անկանխատեսելի թույլ կողմն այն էր, որ «եթե այն ավելի տաքանում էր, քան մոտ 60°C, ապա այն կվառվեր»։

Այսօրվա լիթիումի իոնային մարտկոցները, բացատրում է նա, դրանից մի քայլ առաջ են: «Դրանք ունեն երկար հեռահարություն, բայց դրանք կարող են վնասվել ուժեղ գերտաքացումից և բռնկվելուց», - ասաց նա՝ հավելելով, որ պինդ վիճակում գտնվող նոր մարտկոցը պոտենցիալ «հիմնարար առաջընթաց» է, քանի որ այն կարող է հանգեցնել շատ ավելի հուսալի և անվտանգ սարքերի:

MIT-ի գիտնականները կարծում են, որ այս տեխնոլոգիան լայնորեն կիրառվելու համար կարող է տևել հինգ տարի, բայց նույնիսկ հաջորդ տարի նրանք հույս ունեն տեսնել նման տեսակի մարտկոցներ, որոնք կտեղադրվեն խոշոր արտադրողների սմարթֆոններում, ինչպիսիք են Samsung-ը կամ Apple-ը: Նրանք նաև նշել են, որ հեռախոսներից բացի այդ բջիջների համար կան բազմաթիվ առևտրային կիրառումներ, այդ թվում՝ նոութբուքեր և էլեկտրական մեքենաներ:

Այնուամենայնիվ, պրոֆեսոր Սադոուեյը զգուշացնում է, որ դեռևս ճանապարհ կա անցնելու մինչև տեխնոլոգիայի կատարելագործումը: «Մենք ունենք մի բջիջ, որն իրոք հիանալի տեսք ունի, բայց դա շատ վաղ է... Մենք դեռ պետք է բջիջներ ստեղծենք մեծ մասշտաբով, բարձր հզորության խտության էլեկտրոդներով»:

Սադոուեյը կարծում է, որ այս առաջընթացը անմիջապես կընդունվի, քանի որ այն ունի ներուժ ոչ միայն վառելիքով ապահովելու EV-ները շատ ավելի մեծ հեռահարությամբ, այլ նաև կարող է կանխել սմարթֆոնների բռնկումները: Թերևս ավելի զարմանալի է նրա կանխատեսումն այն մասին, որ պինդ վիճակի մարտկոցները կարող են համընդհանուր օգտագործվել հինգ տարուց պակաս ժամանակում, երբ արտադրողների մեծ մասը համոզված լինի դրանց անվտանգության և հուսալիության մեջ: