Baterije već godinama napreduju sporije od gotovo svega ostalog u našim telefonima. Ekrani postaju veći, kamere bolje, procesori brži, dok kapacitet baterija raste tek u malim, gotovo kozmetičkim koracima. Razlog je jednostavan: grafit , materijal od kojeg se izrađuju anode, odavno je dostigao svoje granice. Rešenje koje bi moglo iz korena da promeni situaciju zapravo postoji već decenijama, ali donedavno nije moglo praktično da se primeni. Reč je o silicijumu , a ključ za njegovo konačno uspešno korišćenje jesu grafenske nanocevi .
U stručnim krugovima poznate su i kao jednozidne ugljenične nanocevi. Najzanimljivije od svega jeste to što im je struktura toliko tanka da bi hiljade njih mogle da stanu duž širine samo jedne ljudske dlake.
Silicijum teoretski može da primi i do devet puta više litijumovih jona od grafita, što bi omogućilo dramatično veći kapacitet baterije istih dimenzija. Problem je u fizici. Dok se puni litijumom, silicijum povećava zapreminu za više od 300%, a zatim se tokom pražnjenja gotovo vraća na prvobitnu veličinu. Taj ciklus se ponavlja iznova i iznova.
Zamislite da svakog dana naduvavate i izduvavate balon do njegovih krajnjih granica. Posle desetak ponavljanja materijal jednostavno popusti. Upravo to se događa sa česticama silicijuma unutar baterije. One pucaju, gube kontakt sa ostatkom elektrode i baterija gubi kapacitet mnogo brže nego što bi trebalo. Zbog toga je industrija godinama dodavala svega nekoliko procenata silicijuma u grafitne anode, dovoljno da se kapacitet blago poveća, ali ne toliko da dođe do razaranja strukture.
Tu u priču ulaze grafenske nanocevi. To su cilindri čiji je zid debljine jednog atoma ugljenika, čvršći od čelika i bolji provodnici električne energije od bakra. Kada se u veoma malim količinama, manjim od jednog procenta ukupne mase, dodaju elektrodi, raspoređuju se kroz materijal i formiraju gustu, elastičnu mrežu.
Ta mreža istovremeno obavlja dve funkcije. Fizički obavija čestice silicijuma i održava ih povezanim čak i dok se šire i skupljaju. Istovremeno održava stabilnu električnu provodljivost tokom čitavog procesa. To je nešto što konvencionalni provodni aditivi jednostavno ne mogu da izdrže. Oni povezuju silicijum i druge čestice elektrode samo u pojedinačnim tačkama, pa se, kada se silicijum proširi, te veze lako mogu izgubiti.
Rezultat je da elektrode sada mogu da sadrže znatno veći udeo silicijuma, čak i u sistemima sa anodama bogatim silicijumom ili gotovo čistim silicijumskim anodama, uz očuvanje performansi tokom hiljada ciklusa punjenja, bez dramatičnog pada kapaciteta.
Ukoliko vas zanimaju detaljne analize i podaci istraživanja, pogledajte Scientific Reports i Wiley Advanced radove.
Za krajnjeg korisnika, stvar je vrlo pozitivna. Veći kapacitet baterije istih dimenzija ili isto trajanje baterije u tanjem telefonu. Baterija zauzima najveći deo unutrašnjeg prostora i mase svakog uređaja, pa se svaki dodatni procenat energetske gustine direktno pretvara u dužu autonomiju, brže punjenje ili više prostora za bolju kameru i veći ekran.
Izvor: benchmark
