אספלט עבור טעינת סוללות

חופן אספלט עשוי להיות הסוד לסוללות ליתיום המסוגלות להיטען במהירות הכפולה פי עשרים מהמהירות הקיימת כיום, זאת לפי מחקר חדש שפורסם זה מכבר

צוות חוקרים ממעבדתו של המדען James Tour מאוניברסיטת Rice פיתחו אלקטרודות המורכבות מפחמן נקבובי העשוי מאספלט אשר הציגו יציבות יוצאת דופן גם לאחר יותר מחמש מאות מחזורי טעינה-פריקה. צפיפות זרם גבוהה במיוחד של 20 מיליאמפר לכל סנטימטר רבוע הוכיחה כי החומר החדש יכול לשמש בעתיד בהתקנים לטעינה ופריקה מהירים במיוחד המחייבים שימוש מאסיבי בזרם חשמלי. ממצאי המחקר פורסמו בכתב העת המדעי ACS Nano.

“הקיבולת של סוללות אלו כבירה, ויחד עם זאת מה שמדהים בהן הוא שאנו מסוגלים לעבור מאפס טעינה לטעינה מלאה תוך חמש דקות בלבד, ולא כפי שקיים כיום, כאשר זמן הטעינה הוא לפחות שעתיים”, אומר החוקר הראשי. צוות החוקרים השתמש במחקר קודם בתולדה של אספלט, כלומר בגילסוניט בלתי מטופל, אותו החומר המשמש בסוללה החדשנית, ללכוד גזי חממה מתוך זרם של גז טבעי. במחקרם הנוכחי, המדענים ערבבו את האספלט יחד עם ננו-רצועות של גרפן מוליך חשמל שעבר ציפוי עם שכבת ליתיום באמצעות שיקוע אלקטרוכימי. צוות החוקרים חיבר את האנודה החדשנית לקתודה של פחמן שעבר סולפוריזציה על מנת לקבל סוללה שלמה לשם ביצוע הניסויים.

הניסויים בסוללה החדשנית חשפו יתרון משמעותי נוסף: הפחמן עצמו עודד את היצירה של דנדריטים של ליתיום. שלוחות ארוכות אלו של המשקעים באו במגע עם האלקטרוליט. אם שלוחות אלו מתארכות יתר על המידה, הן עלולות לגרום לקצר באנודה ובקתודה ואפילו להביא לכישלונה, דליקתה או התפוצצותה של הסוללה. אולם, ההימצאות של הפחמן הנקבובי שמקורו באספלט מונע את היצירה של שלוחות אלו. מיזם קודם של צוות המחקר חשף כי אנודה של גרפן וננו-שפופרות של פחמן גם הוא מונע את ההיווצרות של שלוחות אלו. אולם, מסביר החוקר הראשי, ההרכב החדש פשוט הרבה יותר.

“על אף העובדה כי הקיבולת של הסוללה החדשה לעומת זו של הסוללה הקודמת די דומות, והן אף מתקרבות לגבול התיאורטי של המתכת ליתיום, ההרכב החדש, כלומר, הפחמן הנקבובי המבוסס על אספלט, יכול להכיל כמות גדולה יותר של ליתיום ליחידת שטח, ובנוסף, ההרכב הזה הרבה יותר זול ופשוט להכנה”, אומר החוקר. “התהליך אינו מצריך שלב של ריבוץ באמצעות אדים או באמצעות אלומת אלקטרונים, ובנוסף, אין צורך לייצר ננו-שפופרות מתוך גרפן, כך שתהליך הייצור הרבה יותר פשוט”.

תקציר המאמר

הידיעה על המחקר

ראו עוד בנושא באתר הידען:

• רעיונות שישנו את העולם: סוללות שיוכלו להוציא פחמן מן האטמוספרה
• סוללת ליתיום-חמצן משופרת, תאפשר שיפור יכולת המכוניות החשמליות
• סוללת חשמל הפועלת על מים
• התקן אחד שהוא גם סוללה וגם תא סולארי