Żeby baterie zdrowe były

Stosowany dotąd w diagnostyce medycznej sprzęt przyda się do testów nowych typów baterii

Elektronika wokół nas używa coraz większej liczby baterii różnego typu. Niedługo baterie będą jeszcze ważniejsze, bo znajdziemy je nie tylko w przenośnych komputerach, telefonach i odtwarzaczach muzycznych. Akumulatory samochodów elektrycznych będą stanowić ważną część zdecentralizowanych systemów zasilania, biorąc udział w redystrybucji energii pochodzącej z dużych elektrowni i domowych ogniw słonecznych itp.

Ale co zrobić, gdy bateria zaczyna się psuć? Dotychczas nie było innej rady, tylko wymienić zawodne ogniwa. Co gorsza, nie da się ustalić, co jest nie tak - bez rozkładania baterii na części i bezpowrotnego jej zniszczenia.

Badacze z Cambridge University, Stony Brook University oraz New York University odkryli, że szwankujące baterie można badać tak jak ludzki organizm - za pomocą rezonansu magnetycznego (MRI). Zaglądanie w głąb ciała pacjenta z użyciem tej technologii to bardzo użyteczne narzędzie diagnostów. Można uzyskać trójwymiarowy obraz organów wewnętrznych na ekranie komputera i np. odnaleźć złośliwe guzy lub zagrażającego życiu krwiaka.

Czy w ten sam sposób można przedłużyć życie baterii do telefonu? MRI źle działa w obecności metalowych przedmiotów, a baterie zazwyczaj zawierają metale. Naukowcom udało się jednak wykorzystać ten mankament rezonansu magnetycznego. Dzięki temu, że skaner nie jest w stanie spenetrować metalowych powierzchni, można dokładnie zbadać właśnie te powierzchnie. W przypadku popularnych dziś ogniw litowo-jonowych, uczeni byli w stanie obejrzeć ze szczegółami osady litu na powierzchni elektrod. Taki osad może się oderwać, doprowadzić do przegrzania baterii a czasem nawet - do jej samozapłonu i eksplozji.

Nie chodzi o to, żeby teraz w każdym domu pojawiły się skanery MRI do sprawdzania stanu baterii po naładowaniu. Inżynierowie wciąż projektują kolejne typy ogniw (gdzie elektrody zyskują niezwykle wielką powierzchnię dzięki zastosowaniu nanotechnologii, proces ładowania można przyspieszyć, a życie baterii - znacznie wydłużyć). W końcu chcemy, by samochód elektryczny dał się naładować równie szybko, co bak auta spalinowego i pozwalał na podobne osiągi. Każdy nowy akumulator przechodzi serie testów, by ocenić ryzyko przegrzania, sprawdzić parametry i ustalić, czy nowe rozwiązania się przyjmą. Ale tym trudniej ocenić, jak działa bateria, która zamiast tradycyjnej płaskiej elektrody ma trójwymiarową plątaninę nanodrucików.

Zaglądanie w głąb baterii w trakcie tych testów znacznie poprawi jakość ogniw wypuszczanych na rynek i ograniczą ryzyko awarii. Przede wszystkim zaś pojektanci będą mieli szansę zrozumieć, jakie procesy zachodzą w środku nowo zaprojektowanych ogniw i jak można zoptymalizować ich działanie.

- Elektrody i elektrolity są produkowane z szeregu nowych materiałów, a te wciąż są rozwijane i ulepszane. Ta nieinwazyjna technologia MRI pozwoli obejrzeć mikroskopijne procesy wewnątrz baterii, co ostatecznie pozwoli stworzyć ogniwa lżejsze, bezpieczniejsze i jeszcze bardziej różnorodne niż te dzisiejsze - podkreśla prof. Alexej Jerschow z Uniwersytetu Nowojorskiego.

Praca jego zespołu na temat baterii pod MRI ukazała się właśnie na łamach "Nature Materials".

Więcej o: