ΑρχικήΕπιστήμηΝέο υλικό καθόδου μπαταρίας: Επανάσταση στην αγορά EV και την αποθήκευση ενέργειας

Νέο υλικό καθόδου μπαταρίας: Επανάσταση στην αγορά EV και την αποθήκευση ενέργειας

Μια πολυϊδρυματική ερευνητική ομάδα υπό την ηγεσία του Hailong Chen από το Georgia Tech έχει αναπτύξει ένα νέο, οικονομικό υλικό καθόδου που θα μπορούσε να μετασχηματίσει ριζικά τις μπαταρίες ιόντων λιθίου (LIBs), επηρεάζοντας έτσι τη βιομηχανία ηλεκτρικών οχημάτων (EV) και τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας μεγάλης κλίμακας.

Μια νέα προσέγγιση στη μπαταρία

Ο Chen, αναπληρωτής καθηγητής στη Σχολή Μηχανολόγων του George W. Woodruff και της Σχολής Επιστήμης και Μηχανικών Υλικών, δήλωσε: “Για πολύ καιρό, αναζητούσαμε μια χαμηλού κόστους και πιο βιώσιμη εναλλακτική λύση στα υπάρχοντα υλικά καθόδου. Πιστεύω ότι έχουμε βρει τη λύση.” Το επαναστατικό υλικό, χλωριούχος σίδηρος (FeCl₃), κοστίζει μόλις 1%-2% του κόστους των τυπικών υλικών καθόδου, διατηρώντας παράλληλα την ικανότητα αποθήκευσης της ίδιας ποσότητας ηλεκτρικής ενέργειας. Τα υλικά καθόδου είναι καθοριστικά για τη χωρητικότητα και την απόδοση των μπαταριών, επηρεάζοντας άμεσα την οικονομική προσιτότητα τους.

Η σημασία των LIB

Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου, που κυκλοφόρησαν εμπορικά από τη Sony στις αρχές της δεκαετίας του 1990, έφεραν επανάσταση στα προσωπικά ηλεκτρονικά είδη, όπως smartphones και tablets. Ωστόσο, οι χρήστες ενέργειας μεγάλης κλίμακας, όπως τα ηλεκτρικά οχήματα, είναι ευαίσθητοι στο κόστος των LIB. Αυτές οι μπαταρίες ευθύνονται σήμερα για περίπου το 50% του συνολικού κόστους ενός EV, καθιστώντας τα ακριβότερα σε σύγκριση με τα παραδοσιακά αυτοκίνητα εσωτερικής καύσης. Η εφεύρεση της ομάδας του Chen μπορεί να ανατρέψει αυτή την κατάσταση.

Καινοτομία στην κατασκευή μπαταριών

Σε αντίθεση με τις παλιές αλκαλικές μπαταρίες και τις μπαταρίες μολύβδου-οξέος, οι LIB αποθηκεύουν περισσότερη ενέργεια σε μικρότερο όγκο, παρέχοντας μεγαλύτερη διάρκεια ζωής μεταξύ των φορτίσεων. Ωστόσο, η κατασκευή τους απαιτεί ακριβά μέταλλα, όπως κοβάλτιο και νικέλιο, που αυξάνουν το κόστος. Μέχρι σήμερα, μόνο τέσσερις τύποι καθόδων έχουν εμπορευματοποιηθεί επιτυχώς για LIB. Η καινοτομία του Chen μπορεί να σηματοδοτήσει την ανάπτυξη ενός LIB πλήρους στερεάς κατάστασης, που θα μπορούσε να αλλάξει τη βιομηχανία.

Ασφάλεια και απόδοση

Τα συμβατικά LIB χρησιμοποιούν υγρούς ηλεκτρολύτες, που περιορίζουν την αποθηκευτική ικανότητα και μπορούν να προκαλέσουν διαρροές ή φωτιά. Αντίθετα, οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης, που αναπτύσσουν οι ερευνητές, χρησιμοποιούν στερεούς ηλεκτρολύτες, ενισχύοντας την ασφάλεια και την απόδοση. Η ομάδα του Chen έχει δημιουργήσει ένα σύστημα μπαταρίας με κόστος 30%-40% των σημερινών LIB, προσφέροντας μια βιώσιμη λύση για την αγορά EV.

Ένα νέο μέλλον για την αποθήκευση ενέργειας

Ο Chen σημειώνει ότι η νέα κάθοδος μπορεί να μειώσει σημαντικά το κόστος των EV, ενώ προσφέρει μια νέα μορφή αποθήκευσης ενέργειας που θα ενισχύσει την ανθεκτικότητα των ηλεκτρικών δικτύων. “Η κάθοδός μας μπορεί να αλλάξει το παιχνίδι”, δήλωσε, προσθέτοντας ότι θα βελτιώσει τη βιωσιμότητα της εφοδιαστικής αλυσίδας στην αγορά EV.

Έρευνα και προοπτικές

Το ενδιαφέρον του Chen για το FeCl₃ προήλθε από προηγούμενη έρευνα σε στερεά υλικά ηλεκτρολυτών. Από το 2019, το εργαστήριό του είχε αποτύχει να συνδυάσει στερεούς ηλεκτρολύτες με παραδοσιακές καθόδους. Ωστόσο, ανακάλυψαν ότι η κάθοδος με βάση το χλώριο θα μπορούσε να προσφέρει καλύτερη απόδοση.

“Βρήκαμε τον υποψήφιο FeCl₃, που είναι κατάλληλος για την αποθήκευση ιόντων λιθίου και, ευτυχώς, λειτούργησε όπως αναμέναμε”, εξήγησε ο Chen. Η κάθοδος της ομάδας του χρησιμοποιεί μόνο σίδηρο και χλώριο, που είναι άφθονα και οικονομικά. Στις αρχικές δοκιμές, το FeCl₃ παρουσίασε απόδοση συγκρίσιμη ή ανώτερη από άλλες, πιο ακριβές καθόδους.

Οι φιλοδοξίες αυτού του εγχειρήματος

Η νέα τεχνολογία μπορεί να χρειαστεί λιγότερο από πέντε χρόνια για να καταστεί εμπορικά βιώσιμη για ηλεκτρικά οχήματα. Η ομάδα του Chen, συμπεριλαμβανομένων ερευνητών από το Georgia Tech και άλλα ιδρύματα, σκοπεύει να συνεχίσει τις έρευνες γύρω από το FeCl₃ και τα σχετικά υλικά. “Θέλουμε να βελτιώσουμε τα υλικά όσο το δυνατόν περισσότερο και να κατανοήσουμε τους υποκείμενους μηχανισμούς λειτουργίας”, πρόσθεσε ο Chen, δηλώνοντας ότι είναι ανοιχτοί σε ευκαιρίες κλιμάκωσης της τεχνολογίας για εμπορικές εφαρμογές.

Στέλιος Θεοδωρίδης
Στέλιος Θεοδωρίδης
Ο ήρωας μου είναι ο γάτος μου ο Τσάρλι και ακροάζομαι μόνο Psychedelic Trance
RELATED ARTICLES

Πρόσφατα άρθρα

Tηλέφωνα έκτακτης ανάγκης

Δίωξη Ηλεκτρονικού Εγκλήματος: 11188
Ελληνική Αστυνομία: 100
Χαμόγελο του Παιδιού: 210 3306140
Πυροσβεστική Υπηρεσία: 199
ΕΚΑΒ 166