Forestil dig et batteri, der kan oplades i årtier. Ikke mere at slippe af med mobiltelefoner på grund af aftagende batterilevetid. Ikke flere deponier fyldt med lithium-ion-batterier.
Dette er et skridt tættere på virkeligheden takket være arbejde fra forskere fra University of California i Irvine.
Opdagelsen, der kunne føre til batterier med meget lang levetid, skete ved serendipity. Et team af forskere ledet af Reginald Penner, formand for universitetets kemi-afdeling, havde undersøgt nanotråde, små ledende ledninger, der viser et stort løfte om brug i batterier. Problemet er, at nanotrådene er skrøbelige og begynder generelt at skrøbelige og revne efter et vist antal opladningscyklusser.
En dag besluttede Mya Le Thai, en ph.d.-kandidat i Penners laboratorium, et indfald at skifte den flydende elektrolyt, der omgiver nanowire-enheden, med en gelversion.
”Hun begyndte at cykle disse gelkondensatorer, og det var da vi fik overraskelsen, ” husker Penner. ”Hun sagde, 'denne ting har cyklet 10.000 cykler, og den er stadig i gang.' Hun kom tilbage et par dage senere og sagde 'det har cyklet i 30.000 cykler.' Det fortsatte i en måned. ”
Holdet indså, at de havde noget specielt på deres hænder. Selvom de stadig ikke er sikre på, hvorfor brug af en gelelektrolyt ser ud til at forhindre nanotrådene i at bryde sammen, har de en hypotese. Gelen, forklarer Penner, er omtrent lige så tyk som jordnøddesmør. Nanotrådene, der er hundreder af gange tyndere end menneskehår og lavet af manganoxid, er 80 procent porøse. Over tid siver den tykke gel langsomt ind i porerne i nanotrådene og gør dem blødere. Denne blødhed reducerer deres skrøbelighed.
”Efter 5.000 cyklusser med normal væske begynder [nanotrådene] at bryde, ” siger Penner. ”Og så begynder de at falde af. Intet af det sker i gelen. ”
Lige nu arbejder teamet for at teste denne hypotese. Hvis det er korrekt, fortsætter de med at eksperimentere med forskellige typer materialer og geler for at se, hvad der fungerer bedst. Hvis arbejdet holder op, kan de gelindpakkede nanotråde i sidste ende være en komponent i batterier, der holder meget lang tid. Dette er sandsynligvis flere år ad vejen, siger Penner, selvom han har felt opkald fra virksomheder, der er interesseret i oprettelsen af hans laboratorium.
”Det store billede er, at der kan være en meget enkel måde at stabilisere nanotråde af den type, vi studerede, ” siger Penner. ”Hvis dette viser sig at være generelt sandt, ville det være et stort fremskridt for samfundet.”
Da de fleste husholdningselektronik har levetid, der er begrænset af faktorer udover batteriets levetid, kan et batteri, der varer i et årti eller to, let overleve den enhed, det giver strøm.
”Hvis du kunne få 100.000 cyklusser ud af et lithium-ion-batteri, kan det betyde, at du aldrig behøver at købe to af dem, ” siger Penner. ”Vi taler om en levetid på 20 år, måske endda længere end det.”
