Mikrobateria tak lekka, że może leżeć na dmuchawcu

przenosnepl_mikrobateria umieszczona na dmuchawcu zasilajaca mini punkt swietlny

Mikrobateria tak lekka, że może leżeć na dmuchawcu

Świat baterii jeszcze czegoś takiego nie widział. Naukowcy z Uniwersytetu Stanowego w Pensylwanii stworzyli mikrobaterię tak lekką, że może leżeć… na dmuchawcu!

Małe, coraz mniejsze

Rozwój i postępująca minimalizacja sprzętów elektronicznych, których używamy na co dzień, stawia wyzwania także przed światem naukowym. Mniejsze sprzęty oznaczają mniejsze podzespoły, a co za tym idzie – konieczność minimalizacji poszczególnych elementów, jak choćby baterie. Jak jednak zgromadzić ilość energii potrzebną do zasilania w mikroprzestrzeniach, w dodatku odpornych na działanie czynników zewnętrznych? Jedno z rozwiązań to opisywane już przez nas wykorzystanie nanotechnologii. Dziś pojawia się kolejne.

Problemy świata baterii

Największym problemem, jaki wymaga rozwiązania w takich mikrobateriach, jest zachowanie odpowiedniej gęstości energii w opakowaniu, które samo w sobie stanowi w takim przypadku największą część samej baterii. Inżynierowie ze School of Engineering and Applied Science Uniwersytetu Pensylwanii znaleźli sposób budowania i pakowania mikrobaterii, który pozwala zmaksymalizować gęstość energii nawet przy naprawdę maleńkich rozmiarach.

Osiągnęli to dzięki nowemu rodzajowi kolektora prądu i katody, które z jednej strony zwiększają udział materiałów magazynujących energię, a z drugiej – służą jako powłoka ochronna, więc nie jest potrzebna dodatkowa obudowa. – Wykonaliśmy kolektory prądu, które wykonują podwójne zadania – mówi James Pikul, adiunkt na Wydziale Inżynierii Mechanicznej i Mechaniki Stosowanej w inżynierii Penn, który kieruje badaniami. – Są zarówno przewodnikiem elektronów, jak i opakowaniem, które zapobiega przedostawaniu się wody i tlenu do akumulatora.

To przełomowy wynalazek, którego efektem jest czterokrotnie większa gęstość energii niż w przypadku obecnych najnowocześniejszych mikrobaterii. Mikrobateria z Pensylwanii jest tak lekka, że może ją nieść owad! Naukowcy położyli ją też z ciekawości na… rozkwitłym dmuchawcu – bez problemu się utrzymała.

Trudności pokonane

Ponieważ bateria przechowuje energię w postaci wiązań chemicznych, uwalniając ją, gdy te wiązania zostaną zerwane, do prawidłowego działania reakcja musi zachodzić tylko wtedy, gdy potrzebne jest zasilanie. Aby jednak dostarczyć użyteczną ilość prądu, reakcja musi być odpowiednio szybka. To dodatkowa trudność w przypadku mikrobaterii, ponieważ elektrody w nich są bardzo cienkie, a przez to zawierały mniejszą ilość chemikaliów magazynujących energię i wymagały skomplikowanych konstrukcji, trudnych do wyprodukowania.

Naukowcy z Pensylwanii opracowali nowy sposób wytwarzania elektrod, dzięki czemu mogą być grube, nie tracąc możliwości szybkiego transport jonów i elektronów, właściwego dla tych cienkich.

Obiecująca innowacja

Jak to osiągnęli? Katoda została osadzona bezpośrednio w kąpieli stopionych soli, przez co pozbawiono ją niemal porowatości i szczelin powietrznych. Dzięki temu wyrównane zostały także tzw. autostrady atomowe katody, czyli ​​jony litu mogą przemieszczać się najszybszymi i najbardziej bezpośrednimi drogami przez katodę do urządzenia, poprawiając tym samym gęstość mocy mikrobaterii przy jednoczesnym zachowaniu wysokiej gęstości energii.

Dzięki takiemu nowatorskiemu podejściu do komponentów elektrody stworzone przez zespół Jamesa Pikula są tak wydajne w transporcie jonów, że mogą być wystarczająco grube, aby podwoić ilość chemikaliów magazynujących energię bez poświęcania prędkości niezbędnej do faktycznego zasilania urządzeń, z którymi są połączone. Jeśli dodać do tego innowacyjny sposób „pakowania”, mikrobaterie mają energię i gęstość mocy baterii, które są sto razy większe, a ważą zaledwie tyle co dwa ziarna ryżu.

To na razie etap wynalazczo-badawczy, ale trzeba przyznać, że bardzo obiecujący.

Anoda

Źródło i foto: upenn.edu

Korzystanie z serwisu oznacza akceptację na pliki cookies oraz politykę prywatności. Więcej

Ciasteczka na stronie przenośne.pl umożliwiają Ci najlepsze z możliwych sposobów na przeglądanie naszej witryny. Jeśli wyrażasz zgodę na wykorzystywanie ciasteczek, kliknij OK.

X