Ładuj pan do pełna

W dzisiejszym świecie trudno sobie wyobrazić życie bez urządzeń przenośnych zasilanych z baterii i akumulatorów. Również przemysł samochodowy coraz częściej oferuje samochody "na baterie", czyli elektryczne. Problem jednak stanowi długi czas ładowania. A jeśli ładowanie baterii w samochodzie będzie trwało tyle, co tradycyjne tankowanie? A naładowanie baterii w laptopie czy telefonie komórkowym sekundy?


Stosowane obecnie baterie litowe przechowują duże ilości energii. Jednak bardzo powoli ją oddają i wymagają długiego ładowania. W przypadku samochodu elektrycznego oznacza to, że można nim stosunkowo długo jeździć ze sporą prędkością, jednak nie da się uzyskać dużego przyspieszenia, a po wyczerpaniu się baterie będą wymagały wielogodzinnego ładowania.
Inżynierom z Massachusetts Institute of Technology udało się rozwiązać te problemy. Zmodyfikowali powszechnie stosowany w bateriach materiał tak, że powstało w nim coś w rodzaju "obwodnicy", pozwalającej na bardzo szybki transport energii. Taka ulepszona bateria stała się nie tylko mniejsza i lżejsza, ale ładowanie zajmuje sekundy, a nie godziny.
Dotąd uważano, że za procesy ładowania i rozładowania odpowiedzialne są jony litu wraz z elektronami, które bardzo wolno przemieszczają się niosąc ładunek elektryczny przez materiał, z którego zbudowano baterię. Ale jakieś pięć lat temu profesor z instytutu inżynierii materiałowej MIT Gerbrand Ceder i jego zespół dokonali zaskakującego odkrycia. Okazało się, że jony mogą poruszać się bardzo szybko. Zaczęto więc poszukiwać przyczyn spowalniania. Szczegółowe badania wykazały, że jony poruszają się błyskawicznie tylko przez obecne w materiale tunele znajdujące się na powierzchni. Jon mający pod sobą tunel przemieści się bardzo szybko. Inny, nie mający "swojego" tunelu, porusza się bardzo powoli, a nie potrafi przemieścić się tak, by znaleźć się nad tunelem.
Profesor Ceder i absolwent wydziału inżynierii materiałowej Byoungwoo Kang tak zmodernizowali strukturę powierzchni materiału wykorzystywanego w bateriach, by jony same, poruszając się jak po obwodnicy, trafiały do tunelu. Uczonym udało się zbudować miniaturową baterię, która ładuje się i rozładowuje w czasie 10-20 sekund. Identyczna bateria wyprodukowana w tradycyjny sposób potrzebuje na to 6 minut. Dodatkowo dokładne badania wykazały, że zmodyfikowany materiał nie ulega degradacji w wyniku powtarzania się cyklu ładowania-rozładowania. To oznacza, że nowa bateria o tej samej pojemności może być mniejsza i lżejsza od tradycyjnej, ponieważ do uzyskania tego samego rezultatu wymaga mniejszej ilości materiału.
Ceder uważa, że nowe baterie powinny pojawić się w sklepach w ciągu dwóch-trzech lat. Niestety, z powodu olbrzymiego zapotrzebowania na energię ładowanie baterii samochodu z domowej sieci elektrycznej stanie się niemożliwe.