სეულის ჰანიანგის უნივერსიტეტის მეცნიერებმა შეიმუშავეს ახალი გზა სხვადასხვა ელექტრონულ მოწყობილობებსა და მანქანებში გამოყენებული ბატარეების მუშაობისა და გამძლეობის გაზრდის მიზნით. მათი ტექნიკა მოიცავს ბატარეის კათოდების გარეცხვას და დაფარვას სპეციალური ხსნარით.
ბატარეები აუცილებელია მრავალი თანამედროვე გაჯეტისა და აპარატის კვებისათვის, სმარტფონებიდან და ლეპტოპებიდან ელექტრომობილებსა და რობოტებამდე. თუმცა, ბატარეის დეველოპერების წინაშე მდგარი ერთ-ერთი მთავარი გამოწვევაა ბატარეის ელემენტების ენერგიის სიმკვრივისა და გამძლეობის გაზრდა, განსაკუთრებით ის, ვინც იყენებს მაღალი ნიკელის (Ni) მასალებს კათოდებად.
მაღალი ნიკელის კათოდებს ბევრი უპირატესობა აქვთ, როგორიცაა მაღალი ტევადობა და დაბალი ღირებულება. თუმცა, მათ ასევე აქვთ მნიშვნელოვანი ნაკლი - მიდრეკილება სწრაფი დეგრადაციისკენ, გარემოსთან ურთიერთქმედების მაღალი რეაქტიულობის გამო. ეს იწვევს არასასურველი ლითიუმის ნაერთების წარმოქმნას კათოდის ზედაპირზე და მავნე გვერდით რეაქციებს ელექტროლიტთან - სითხესთან, რომელიც ატარებს ელექტრო მუხტს ბატარეის შიგნით.
ამ პრობლემის დასაძლევად მეცნიერებმა შეიმუშავეს მარტივი, მაგრამ ეფექტური გამოსავალი: კათოდების გარეცხვა წყლით, რომელიც შეიცავს გახსნილ კობალტის (Co) იონებს. ეს პროცესი შლის ჭარბ ლითიუმს კათოდის ზედაპირიდან და ქმნის თხელ, ერთგვაროვან, კობალტით მდიდარ ფენას, რომელიც დამცავი ფარის როლს ასრულებს. ეს ფენა ხელს უშლის კათოდის პირდაპირ კონტაქტს ელექტროლიტთან, რითაც ამცირებს შემდგომი დეგრადაციის შესაძლებლობას.
მეცნიერებმა ასევე დაამატეს გარეცხილ კათოდს ფტორის საფარი, რამაც კიდევ უფრო გაზარდა ბატარეის სტაბილურობა და უსაფრთხოება. ფტორის საფარი ხელს უშლის ელექტროლიტური მარილების დაშლას და გაზის ბუშტების წარმოქმნას, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს ბატარეის შეშუპება და აფეთქებაც კი.
მკვლევარებმა გამოსცადეს მათი რეცხვისა და დაფარვის ტექნიკა რამდენიმე მაღალი ნიკელის კათოდებზე, რაც მნიშვნელოვნად აუმჯობესებს მათ შესრულებას და სიცოცხლის ხანგრძლივობას. დამუშავებული კათოდები ინარჩუნებენ თავდაპირველი სიმძლავრის 90%-ზე მეტს 500 ციკლის შემდეგ, 80%-ზე ნაკლებთან შედარებით არანამკურნალებებისთვის. მათ ასევე აჩვენეს უფრო მაღალი ენერგიის სიმკვრივე და ნაკლები გაზის წარმოქმნა, ვიდრე ჩვეულებრივი კათოდები.
მეცნიერები იმედოვნებენ, რომ მათი ტექნიკა გზას გაუხსნის უფრო ეფექტური და საიმედო ბატარეების განვითარებას სხვადასხვა აპლიკაციებისთვის, განსაკუთრებით ელექტრო მანქანებისთვის და დიდი ელექტრონიკისთვის. ისინი ასევე მოელიან, რომ მათი შედეგები შთააგონებს სხვა მეცნიერებს, რომ იპოვონ ახალი გზები ნიკელის გამდიდრებული კათოდების სტაბილურობისა და გამძლეობის გასაუმჯობესებლად.
ასევე წაიკითხეთ: