Ti se intampla des sa ramai cu bateria telefonului descarcata complet?
Exista foarte multe tehnologii limitate din cauza faptului ca nu exista baterii suficient de compacte sau de durabile, astfel incat sa le poata furniza energie pentru o perioada indelungata de timp.
Gandeste-te ce potential ar putea avea o masina electrica care cu o singura incarcare ar putea sa se deplaseze mii de kilometri.
Din pacate tehnologia bateriilor a ramas cu mult in urma evolutiei celorlalte tehnologii, si asta se intampla din cauza atingerii unor limitari ale principiilor si materialelor existente.
Cele mai performate, dar si cele mai raspandite baterii compacte cunoscute de catre publicul larg, sunt cele pe baza de Litiu-Ion.
Acest tip de baterii fac posibila functionarea telefoanelor mobile, a masinilor electrice sau a dronelor.
Cum functioneaza bateriile clasice pe baza de Litiu-Ion
In primul rand, principiul de functionare este destul de similar cu cel al bateriilor obisnuite cu functie de acumulator pe care le folosim la telecomanda sau la aparatul de fotografiat.
Electrodul pozitiv (denumit Catod) este confectionat din Oxid de Litiu, Electrolitul este compus din saruri aditivate si solventi, un separator de scurtcircuit si electrodul negativ – denumit Anod, care este confectionat din Grafit.
In timpul incarcarii unei astfel de baterii, electronii de Litiu se desprind de pe Catod, trec prin electrolit si apoi prin separator, urmand a se atasa structurii Anodului, loc in care sunt depozitati.
In timpul functionarii dispozitivului la care este conectata bateria, electronii Anodului urmeaza ciclul invers, trecand prin electrolit si apoi prin separator, urmand intr-un final sa se ataseze Catodului, si astfel dupa o perioada nu mai sunt electroni disponibili, deci bateria se consuma.
Aceste cicluri de incarcare-descarcare pot fi reluate de cateva sute sau mii de ori, pana cand bateria va fi uzata complet si va necesita schimbarea. Aceste cicluri se pot intinde pe durata a cateva luni sau cativa ani.
Sa ne concentram putin pe electroliti, solutia aflata intre Anod si Cator, prin care trec electronii despre care vorbeam mai sus.
In cazul bateriilor Litiu-Ion clasice, aceasta solutie este polimerica, adica are o structura gelatinoasa, ceea ce constituie totodata principala limitare in cazul acestui tip de baterie.
Acest tip de electroliti sunt destul de inflamabili la temperaturi mari si creeaza in timp structuri de litiu intre Catod si Anod, numite dendrite.
Aceste dendrite sunt ca niste sarme subtiri (microscopice), deci pot cauza scurtcircuitul bateriilor sau consumarea lor prematura fara a fi utilizate.
Totodata electrolitii polimerici limiteaza capacitatea bateriei de a stoca energie, deci vom avea nevoie de baterii mari si grele pentru a putea avea la dispozitie mai multa energie.
Ce sunt bateriile cu electrolit solid (solid state)
Sa ne gandim ca am putea inlocui electrolitul polimeric cauzator de probleme neplacute cu unul solid, ca de exemplu: sticla.
Datorita structurii compacte a sticlei, va fi nevoie de mult mai putin electrolit, deci bateria astfel rezultata va fi mai putin voluminoasa si mai usoara.
Capacitatea de a stoca energie specifica bateriilor cu electrolit solid va fi mult mai mare. Putem doar sa ne gandim ca bateria telefonului ar putea tine saptamani intregi sau chiar luni, in conditii de utilizare normala.
Suna frumos, dar din pacate aceasta tehnologie nu este inca accesibila pentru utilizare larga, din cauza faptului ca inca nu au fost finalizate cercetarile privind fiabilitatea si stabilitatea unei astfel de solutii.
Deocamdata ne concentram atentia asupra inventatorului acumulatorului Litiu-Ion, profesorul universitar John Goodenough in vasta de 96 ani, care impreuna cu studentii sai de la Universitatea din Texas a patentat bateria cu electrolit din sticla.
Capacitatea bateriei inventate de catre Goodenough este de doua ori mai mare decat cea a unei baterii Litiu-Ion, iar numarul de cicluri incarcare-descarcare este de 23.000, ceea ce ar insemna ca bateria respectiva ar avea o durata de viata de doar….63 ani.
Si acesta este doar inceputul, deoarece ca exista o lista foarte mare de companii care urmaresc in paralel dezvoltarea si producerea unei astfel de baterii, printre care putem mentiona: Samsung, Sony, Mercedes, Toyota, BMW, etc.
