Inteligentné telefóny, tablety a ďalšie elektronické zariadenia sú napájané z nabíjateľných batérií, ktoré však po tisíckach cyklov používania začnú strácať schopnosť nabíjania. Väčšina moderných batérií je lítiová, ale v priebehu času bude lítium vo vnútri batérie korodovať.
Namiesto lítia použili vedci z Kalifornskej univerzity Irvine na ukladanie elektrického náboja zlaté nanodrôty a zistilo sa, že systém, ktorý vyvinuli, je lepší ako tradičné lítiové batérie. Vydržal 200 000 nabíjacích cyklov bez výrazného zhoršenia vlastností a známok korózie.
Stále však úplne nerozumejú, prečo sa to deje. Pôvodnou myšlienkou experimentu bolo vyrobiť tuhú elektrolytickú batériu, v ktorej sa namiesto tekutého elektrolytu použije elektrolytická pasta. Kvapalné batérie, napríklad lítiové, sú veľmi horľavé a citlivé na teplotu. Vedci experimentovali s použitím hrubých, vodivých pást.
"Začali sme cyklus dobíjania zariadenia a potom sme si uvedomili, že nezomrie," uviedol vedúci štúdie Reginald Penner. „Zatiaľ však nerozumieme mechanizmu tohto postupu.“
Podľa novej technológie sa na výrobu batérií používa zlatý nanovodič, ktorého veľkosť nie je hrubšia ako baktéria, pokrytá oxidom mangánovým a chránená vrstvou elektrolytovej pasty. Pasta interaguje s oxidovým povlakom, aby sa zabránilo korózii. Čím dlhší je nanovodič, tým väčšia je jeho povrchová plocha a tým viac náboja dokáže pojať. Iní vedci experimentovali s nanodrôtami už dlho, ale na rozdiel od nich vedci z University of Irvine navrhli po prvýkrát použitie ochrannej pasty.
"Pasta dokáže oveľa viac, ako len držať drôty pohromade." Zdá sa, že oxid kovu je mäkší a odolnejší proti praskaniu, “uviedol Penner.
Táto technológia sľubuje predĺženie výdrže batérie v spotrebnej elektronike až 400-krát, zatiaľ však testovacia platforma nie je skutočnou batériou. Batérie majú anódu, cez ktorú vstupuje elektrický prúd do systému, a katódu, cez ktorú vystupuje. Namiesto toho vedci spojili dve katódy, ktoré sa pri nabíjaní navzájom nahrádzajú. Nepretržitý cyklus výmeny katód predstavuje ideálny systém na testovanie viacerých nabíjaní.
Penner hovorí, že je to ako nepretržitý proces nalievania vody z jednej šálky do druhej a späť. Po niekoľkých stovkách nalievacích cyklov sa časť vody zvyčajne vyleje, čím sa zníži „náboj“. Ale Pennerov systém, keď nalieva vodu medzi „poháre“200-tisíckrát, stráca iba asi 5 percent.
Propagačné video:
Napriek použitiu stopových množstiev zlata v tomto experimente by to mohlo spôsobiť, že výroba takýchto batérií bude nákladná. Penner navrhuje, aby sa namiesto zlata mohol použiť bežnejší kov, napríklad nikel.
Sergey Lukavsky