Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου τροφοδοτούν το 70% όλων των επαναφορτιζόμενων συσκευών, από ηλεκτρικά αυτοκίνητα και smartphones έως μεγάλα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας. Παρά τη διάδοσή τους, η επιστήμη πίσω από τη λειτουργία τους παραμένει σε μεγάλο βαθμό ακατανόητη.
Μέχρι σήμερα, ο σχεδιασμός τους βασιζόταν σε δοκιμές και σφάλματα. Οι ερευνητές τροποποιούσαν ηλεκτρόδια και ηλεκτρολύτες, παρατηρώντας ποιοι συνδυασμοί αυξάνουν την ισχύ, την ταχύτητα φόρτισης και τη διάρκεια ζωής, χωρίς να γνωρίζουν πλήρως τη χημεία που συμβαίνει σε μικροσκοπικό επίπεδο.
Η βασική διαδικασία είναι απλή: τα ιόντα λιθίου «ενσωματώνονται» (intercalate) σε ηλεκτρόδια ή διάλυμα κατά την εκφόρτιση και επιστρέφουν στον ηλεκτρολύτη κατά τη φόρτιση. Αυτό επαναλαμβάνεται χιλιάδες φορές. Ωστόσο, ο ρυθμός της αντίδρασης, που καθορίζει πόσο γρήγορα φορτίζει μια μπαταρία, δεν είναι πλήρως κατανοητός.
Νέα μελέτη του MIT δείχνει ότι η ενσωμάτωση ελέγχεται από τη διαδικασία συζευγμένης μεταφοράς ιόντος-ηλεκτρονίου, όπου το ηλεκτρόνιο κινείται παράλληλα με το ιόν λιθίου. Αυτή η ανακάλυψη μπορεί να οδηγήσει σε γρηγορότερη και πιο ελεγχόμενη φόρτιση, ανοίγοντας τον δρόμο για πιο αποδοτικά μοντέλα μπαταριών.
Η τεχνολογική κυριαρχία των μπαταριών λιθίου δεν αμφισβητείται εύκολα. Παρά τα περιβαλλοντικά και γεωπολιτικά ζητήματα — η εξόρυξη λιθίου είναι ενεργοβόρα και η Κίνα ελέγχει μεγάλο μέρος της αλυσίδας εφοδιασμού — η ενεργειακή πυκνότητα και η απόδοση σε χαμηλές θερμοκρασίες τις καθιστούν αναντικατάστατες για υψηλές απαιτήσεις.
Επιπλέον, ακόμα και οι πιο υποσχόμενες εναλλακτικές μπαταρίες, όπως οι μπαταρίες λιθίου-σιδήρου και στερεάς κατάστασης, βασίζονται στο λιθίο. Η μετάβαση σε καθαρές πηγές ενέργειας θα στηριχθεί σε πολλαπλές τεχνολογίες, συνδυάζοντας λιθίου και νατρίου, με στόχο μια ανθεκτική και διαφοροποιημένη αγορά μπαταριών.
Καθώς η ζήτηση για ηλεκτροκίνηση και ανανεώσιμη ενέργεια αυξάνεται, οι βελτιώσεις στην επιστήμη των μπαταριών ιόντων λιθίου υπόσχονται να διατηρήσουν την κυριαρχία τους στον τεχνολογικό κόσμο, ενώ ταυτόχρονα ανοίγουν το δρόμο για ταχύτερη, ασφαλέστερη και πιο βιώσιμη χρήση ενέργειας.
Πηγή: oilprice
