פיתוח חדש: סוללה בהספק עצום שנטענת בתוך שניות

העתיד הנייד נראה ורוד מאי פעם: חוקרים מאוניברסיטת אילינוי פיתחו סוללת ליתיום-יון שתציע מימדים מזעריים וזמן טעינה של שניות ספורות בלבד

המכשירים החכמים שלנו משתדרגים מדי שנה עם מסכים גדולים יותר ויחידות עיבוד חזקות יותר, אך לצד הרכיבים הצמאים לזרם חשמלי הללו נותרות הסוללות במכשירים אלו ללא שוני. הגודל הפיסי והמשקל של סוללות הליתיום-יון הגיעו לקצה ההגיון וזמן העבודה האוטונומית ירד לקצה ההיגיון גם הוא. עולם הגאדג'טים זקוק נואשות לטכנולוגיית אגירת אנרגיה טובה יותר.

הגאולה עשויה להגיע מחוקרים מאוניברסיטת אילינוי בארה"ב, אשר פיתחו צורת ייצור חדשה של סוללות הליתיום-יון שתאפשר להן להציע אספקת אנרגיה של עד פי 2,000 ממה שמציעות סוללות מודרניות.

בתחום אגירת האנרגיה מושרשת בעיה בסיסית. כל פתרון מהווה פשרה בין הספק גבוה לקיבולת גבוהה. קבלי-על יכולים לספק זרם גבוה אך רק לאורך שניות ספורות. תאי דלק יכולים לאגור כמויות גדולות של אנרגיה אבל הספק התפוקה שלהם מוגבל. זוהי כמובן בעיה היות ומרבית המכשירים שעושים שימויש בסוללות כאלו דורשים הספק גבוה ולאורך זמן ממושך.

אילוסטרציה למבנה הכללי של הסוללה החדישה

הסוללה החדשה שפותחה באילינוי מאפשרת הספקים גדולים משל קבל-על ובו זמנית גם יכולת אגירת אנרגיה השווה לסוללות ניקל-אבץ. לדברי המפתחים, הסוללה שלהם יכולה לאפשר למכשירים אלחוטיים מרחקי תקשורת ארוכים פי 30. או מימדי סוללה קטנים פי 30 במקום. בנוסף הסוללה נטענת פי 1000 מהר יותר מסוללת ליתיום-יון קונבנציונאלית.

מה שמעניק לפיתוח את היתרונות המשמעותיים הללו הוא התצורה החדשה של האנודה והקתודה שישמו במחקרם המפתחים. סוללת ליתיום-יון רגילה מכילה קתודה ואנודה בצורת לוח. האנודה עשויה מגרפיט והקתודה ממלח ליתיום. הקתודה והאנודה בסוללה החדשה עשויות חומר דמוי ספוג. כדי ליצור ספוגים שיתפקדו כאלקטרודות ציפו המדענים את ספוג הפוליסטרין (קלקר על בסיס זכוכית) בשכבת ניקל. את האנודה ציפו שנית בתערובת ניקל ובדיל ואת הקתודה בדו תחמוצת בעלת מטען מגנטי.

מאפייניהן של הסוללות החדשות (מיוצגות על ידי הנקודות הצבעוניות) לעומת טכנולוגיות קיימות

המטרה של אלקטרודות ספוגיות היא לספק שטח פנים גדול יותר ובכך יותר תגובות כימיות ליחידת נפח. והתוצאה הסופית היא מהירויות טעינה ופריקה גבוהות יותר. עד כה יישמו החוקרים את הטכנולוגיה ליצירת סוללת כפתור אשר נפח אגירת האנרגיה שלה נמוך מעט מזה של סוללת כפתור קונבנצינאלית (Sony CR1620) אך ההספק שלה גבוה פי 2,000. ככל הנוגע לנתוני קיבולת של סוללות ביחס להספק שלהן, סוללות הליתיום-אוויר של IBM הן המובילות עם היחס הגבוה ביותר.

פרופסור וויליאם פ. קינג, מי שהוביל את מחקרן ויצירתן של הסוללות אשר מבטיחות מהפכה אמיתית לעולם האלקטרוניקה

בסופו של דבר הטכנולוגיה תאפשר לצייד את המכשירים האלקטרוניים שלנו בסוללות קטנות וקלות יותר עם זמן טעינה של שניות ספורות. שימושים אחרים יהיו ככל הנראה בתחומי הרפואה והתחבורה. רכבים היברידיים יפיקו תועלת רבה מסוללת מסוג זה. כעת נותר לחוקרים להוכיח את הטכנולוגיה במימדים גדולים יותר ובתהליכי יצור זולים מספיק לתעשיה מסחרית.