Bateriile Ni-Salen se pot încărca de 10 ori mai repede decât modelele Li-ion

Bateriile reîncărcabile Li-ion sunt practic peste tot, alimentând smartphone-uri, notebook-uri, căști audio, console de jocuri și multe altele.

Chiar dacă tehnologia Li-ion omniprezentă, pentru care s-a acordat Premiul Nobel pentru Chimie în anul 2019, a schimbat radical modul cum folosim dispozitivele portabile, bateriile Li-ion nu sunt perfecte.

Performanța bateriilor Li-ion se degradează în timp și, uneori, defectele din celulele bateriei pot duce la supraîncălzire și pericol de incendiu, companiile producătoare fiind nevoite uneori să retragă urgent produsele care pot exploda fără niciun avertisment.

Aşa cum ştie oricine deține un smartphone, tabletă sau laptop, încărcarea bateriilor Li-ion poate fi lentă, necesitând mult timp. Din fericire, oamenii de știință au o veste bună în această privință.

Cercetătorii din Rusia au dezvoltat un nou tip de baterie despre care afirmă că se poate încărca de aproximativ 10 ori mai repede decât o baterie Li-ion existentă, ceea ce ar însemna o reducere semnificativă a timpului de încărcare a dispozitivelor mobile utilizate zi de zi.

Credit: emilm/Getty Images

„O baterie fabricată folosind polimerul nostru se va încărca în câteva secunde, de aproximativ 10 ori mai repede decât o baterie tradițională Li-ion. Acest lucru a fost deja demonstrat printr-o serie de experimente”, a declarat Oleg Levin, cercetător în electrochimie la Universitatea din Sankt Petersburg.

La baza funcţionării noului tip de baterie se află un tip special de polimer redox pe bază de nitroxil, un material capabil de oxidare reversibilă (pierdere de electroni) și reducere (câștig de electroni) atunci când se descarcă și se încarcă.

În acest caz, polimerul redox utilizat este o formă sintetizată de Ni-salen (nichel-salen), un metalopolimer în care lanțurile de atomi de nichel și salen acționează ca fire moleculare pentru a spori conductivitatea electronilor, ceea ce reprezintă o limitare a bateriilor pe bază de polimer nitroxil.

„În polimerii pe bază de nitroxil singura cale de transport a sarcinii este saltul electronilor între centrele redox adiacente, ceea ce este un proces rapid la scară microscopică.

În ciuda acestui fapt, conductivitatea electrică a materialelor pe bază de nitroxil pare să fie foarte scăzută”, au explicat cercetătorii în studiul lor.

În cursul testării, cercetătorii au verificat mai multe tipuri diferite de polimeri, dar numai compuşii Ni-salen s-au dovedit stabili și eficienţi, datorită modului cum structurile de nichel și salen s-au comportat ca o coloană vertebrală conductivă. Structurile au acționat simultan ca un colector de sarcină pentru nitroxil, menţinând, în același timp, capacitatea redox a substanței.

Dispozitivul funcționează bine și la temperaturi scăzute, ceea ce nu se poate spune despre bateriile Li-ion care sunt sensibile la temperatură.

„În acest stadiu, bateriile Ni-salen sunt în urmă în ceea ce privește capacitatea, cu 30% până la 40% mai mică decât a bateriilor Li-ion.

În prezent lucrăm la îmbunătățirea acestui indicator, menținând în același timp rata de încărcare-descărcare”, a declarat Levin.

Teoretic, polimerii pe bază de nitroxil ar trebui să ofere, în cele din urmă, un potențial capacitiv bun. Deci ar putea fi doar o chestiune de timp până când cercetătorii să descopere cum să modifice bateria astfel încât să ofere o capacitate de încărcare mai mare, în plus faţă de o conductivitate îmbunătăţită.

Există și alte avantaje semnificative pe care le-ar putea oferi acest tip special de baterie.

„Este sigură de utilizat, deoarece nu există nimic care să reprezinte un pericol de ardere, spre deosebire de bateriile pe bază de cobalt (inclusiv bateriile Li-ion) care sunt răspândite în prezent.

De asemenea, conține semnificativ mai puține metale care pot provoca daune mediului. Nichelul este prezent în polimerul nostru într-o cantitate mică, dar mult mai mică decât în ​​bateriile Li-ion”, a declarat Levin.

Sursă: Science Alert