Nova studija istraživača s Massachusetts Institute of Technology (MIT) dovela je u pitanje gotovo stotinu godina star model na kojem se temelji razumijevanje rada litijum-jonskih baterija – i ponudila otkriće koje bi moglo potpuno promijeniti njihovu efikasnost, piše tportal.
U osnovi svake litijum-jonske baterije nalazi se jednostavan proces: litijumski joni iz elektrolita ulaze u elektrodu dok se baterija prazni, a vraćaju se nazad kada se puni. Taj se ciklus ponavlja na hiljade puta, a od njegove brzine zavisi koliko će baterija trajati i koliko će se brzo puniti.
Iako se o ovom procesu zna mnogo, naučnici su sada otkrili da dosadašnji model – poznat kao Butler-Volmerova jednačina, razvijen prije gotovo vijek – ne objašnjava stvarne brzine reakcija koje se dešavaju u modernim baterijama.
U studiji su istraživači s MIT-a mjerili brzinu interkalacije litijuma u različitim materijalima i razvili novi matematički model koji objašnjava ponašanje jona i elektrona u baterijama. Njihov zaključak: reakcija zavisi od istovremenog prenosa jona i elektrona, što otvara mogućnost za snažnije i brže punjive baterije.
Novi uvidi mogli bi pomoći naučnicima da poboljšaju dizajn elektroda i elektrolita, te da povećaju energiju, snagu i vijek trajanja baterija, bez skupih pokušaja i grešaka.
Decenijama se smatralo da brzina interkalacije litijuma zavisi isključivo od difuzije jona iz elektrolita u elektrodu. Ali kada su istraživači uporedili rezultate iz različitih laboratorija, mjerenja su se razlikovala i do milijardu puta, što je jasno pokazalo da nešto u formuli ne štima.
Tim s MIT-a zato je sproveo seriju eksperimenata sa više od 50 kombinacija elektroda i elektrolita, uključujući litijum-nikal-mangan-kobalt-oksid (čest u baterijama električnih vozila) i litijum-kobalt-oksid (u telefonima i laptopovima). Rezultati su otkrili da su stvarne brzine reakcije znatno niže od onih koje predviđa Butler-Volmerov model.
Ako se novi model pokaže tačnim, mogao bi postati osnova za narednu generaciju baterija – onih koje se pune u rekordnom roku, traju duže nego ikad, i pokreću sve – od pametnih telefona do električnih automobila.
