Για ακόμα μία φορά έρχεται στο προσκήνιο μια πολύ ενδιαφέρουσα έρευνα, η οποία μπορεί κάποτε να οδηγήσει στη λύση του μεγαλύτερου πρόβληματος των σημερινών φορητών συσκευών (και όχι μόνο), αυτό της αυτονομίας.
Έχουμε δει στο πρόσφατο παρελθόν προσπάθειες για αντικατάσταση των σημερινών μπαταριών ιόντων λιθίου από υπερπυκνωτές πυριτίου και γραφενίου, αλλά η χρήση τους παραμένει σε καθαρά ερευνητικό στάδιο και απέχει αρκετά από τις γραμμές μαζικής παραγωγής. Γι΄αυτό, άλλωστε, συνεχίζεται η έρευνα για τη βελτίωση της τεχνολογίας των μπαταριών Li-ion.
Οι μπαταρίες αυτές χρησιμοποιούνται κατά κόρον σε φορητές συσκευές, αλλά όπως έχετε παρατηρήσει η απόδοση τους δεν είναι ιδιαίτερα ικανοποιητική, δεδομένου ότι δεν μπορούν να αποθηκεύσουν μεγάλο φορτίο. Ένας τρόπος να αυξηθεί αυτή η χωρητικότητα είναι με τη χρήση ηλεκτροδίων πυριτίου, τα οποία έχουν μεν την ιδιότητα να κρατούν φορτίο κατά τη διάρκεια της φόρτισης (επιμηκύνοντας τη ζωή της μπαταρίας), ωστόσο, δεν έχουν μεγάλη ανθεκτικότητα.
Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι κατά τη διάρκεια της φόρτισης αυξάνεται το μέγεθος τους και στη συνέχεια επανέρχονται στα φυσιολογικά επίπεδα, με αποτέλεσμα να δημιουργούνται ρωγμές που σταδιακά φτάνουν σε τέτοιο σημείο ώστε να μην είναι εφικτή η αποθήκευση φορτίου. Σε αυτό το σημείο έστρεψαν την προσοχή τους οι ερευνητές των Stanford University και SLAC National Accelerator Laboratory.
“Η ικανότητα να επιδιορθώνονται οι βλάβες (αυτο-επισκευή), είναι μια σημαντικότατη λειτουργία για να επιβιώσει και να επιμηκύνει τη ζωή του ένας ζωντανός οργανισμός στη φύση. Επομένως, μια τέτοια λειτουργία θα ήταν πολύ επιθυμητή και για τις επαναφορτιζόμενες μπαταρίες, μιας και η διάρκεια ζωής των ηλεκτροδίων πυριτίου μικραίνει σε κάθε κύκλο φόρτισης λόγω των μηχανικών καταπονήσεων”
Η ερευνητική ομάδα κατάφερε να προσδώσει αυτή την ικανότητα αυτοεπισκευής στα ηλεκτρόδια πυριτίου επικαλύπτωντάς τα με ένα πολυμερές που συνήθως χρησιμοποιείται για την κατασκευή “τεχνητού δέρματος“. Τα μόρια του πολυμερούς συνδέονται με πιο χαλαρούς δεσμούς σε σύγκριση με το πυρίτιο, με αποτέλεσμα να “σπάζουν” κατά τη διάρκεια της φόρτισης (φουσκώνει το ηλεκτρόδιο). Όμως, όταν σταματά η φόρτιση και το ηλεκτρόδιο πυριτίου επανέρχεται στο αρχικό του σχήμα (δημιουργία ρωγμών), τα μόρια του πολυμερούς έλκονται μεταξύ τους, σχηματίζουν εκ νέου την επικάλυψη και αυτή πιέζει το ηλεκτρόδιο σαν καλούπι για να κλείσουν οι ρωγμές.
Με αυτή τη μέθοδο, οι ερευνητές πραγματοποίησαν επιτυχώς 100 κύκλους φόρτισης χωρίς καμία απώλεια για τα ηλεκτρόδια πυριτίου, αλλά τονίζουν ότι πρέπει να δουλέψουν για αρκετό καιρό μέχρι να επιτύχουν 500 κύκλους φόρτισης (smartphones) και 3000 κύκλους φόρτισης (ηλεκτρικά οχήματα).
