Baterija telefona, tableta ili prijenosnog računala na kojem ovo čitate vjerojatno se polako prazni zbog iznenađujuće i raširene greške u proizvodnji, tvrde istraživači iz Halifaxa u Kanadi.
Koji je problem?
“Ovo je nešto što je potpuno neočekivano i nešto o čemu vjerojatno nitko nije razmišljao”, rekao je Michael Metzger, docent na Sveučilištu Dalhousie.
Koji je problem? Sićušni komadići trake koji drže komponente baterije zajedno napravljeni su od pogrešne vrste plastike.
Baterije oslobađaju snagu zbog kemijske reakcije. Unutar svake baterije nalaze se dvije vrste metala. Jedna djeluje kao pozitivna, a druga kao negativna elektroda.
Te se elektrode drže u elektrolitskoj tekućini ili pasti koja je često oblik litija.
Kada spojite kabele na svaki kraj baterije, elektroni teku kroz kabele – dajući snagu žaruljama, prijenosnim računalima ili bilo čemu drugome u krugu – i vraćaju se u bateriju.
Problemi počinju ako ti elektroni ne slijede kabele.
Kada se elektroni kreću s jedne napunjene strane baterije na drugu kroz tekućinu elektrolita, to se naziva samopražnjenjem. Baterija se interno prazni bez odašiljanja električne struje.
To je razlog zašto uređaji koji su potpuno napunjeni mogu polako gubiti napunjenost dok su isključeni.
“Ovih dana su baterije vrlo dobre”, rekao je Metzger. “Ali, kao i kod svakog drugog proizvoda, želite da bude usavršen. I želite eliminirati čak i male stope samopražnjenja.”
Testiranje baterija
U potrazi za savršenom baterijom, istraživači moraju pratiti kako svaka od njih radi tijekom svog punog vijeka trajanja.
“Ovih dana provodimo mnogo naših testova na povišenim temperaturama. Želimo biti u mogućnosti obaviti testiranja u razumnim vremenskim okvirima”, rekao je Metzger. Toplina uzrokuje bržu degradaciju baterije, objasnio je.
U laboratoriju za baterije Sveučilišta Dalhousie deseci eksperimentalnih baterijskih ćelija pune se i prazne iznova i iznova, u okruženjima temperaturama do 85 C.
Usporedbe radi, jaja se peku na oko 70 C.
Ako istraživači mogu saznati zašto se baterija na kraju pokvari, mogu podesiti pozitivnu elektrodu, negativnu elektrodu ili tekućinu elektrolita.
Crveno
Tijekom jednog od ovih testova bistra tekućina elektrolita postala je jarko crvena. Tim je bio zbunjen.
Prema Metzgeru, to se ne bi trebalo događati. “Baterija je zatvoreni sustav”, rekao je.
Unutar baterije stvoreno je nešto novo.
Napravili su kemijsku analizu crvene supstance i otkrili da se radi o dimetil tereftalatu (DMT). To je tvar koja prenosi elektrone unutar baterije, umjesto da oni teku van kroz kablove i stvaraju električnu energiju.
Unutarnje kretanje elektrona prazni napunjenost baterije, čak i ako nije spojena na strujni krug ili električni uređaj.
Ali ako je baterija zapečaćena od strane proizvođača, odakle dolazi DMT?
Kroz kemijsku analizu, tim je shvatio da DMT ima sličnu strukturu kao druga molekula: polietilen tereftalat (PET).
PET je vrsta plastike koja se koristi u kućanskim predmetima poput boca za vodu, posuda za hranu i sintetičkih tepiha. Ali što je plastika radila unutar baterije?
Priča o vrpci
Dio po dio, tim je analizirao komponente baterije. Shvatili su da su tanke trake metala i izolacije, čvrsto smotane unutar kućišta, spojene trakom.
Ti mali segmenti trake bili su napravljeni od PET-a – vrste plastike koja je uzrokovala da tekućina elektrolita pocrveni i samoprazni bateriju.
“Mnoge tvrtke koriste PET trake”, rekao je Metzger. “Zato je to bilo vrlo važno otkriće, ova spoznaja da ova traka zapravo nije inertna.”
Tehnološka industrija primjećuje
Metzger i tim počeli su javno dijeliti svoje otkriće u studenom 2022., u publikacijama i na seminarima.
Neke od najvećih svjetskih kompanija računalnog hardvera i proizvođača električnih vozila bile su vrlo zainteresirane.
“Mnoge su tvrtke jasno dale do znanja da je to vrlo relevantno za njih”, rekao je Metzger. “Oni žele promijeniti ove komponente u svojim baterijskim ćelijama jer, naravno, žele izbjeći samopražnjenje.”
Tim je čak predložio rješenje problema: upotrijebiti nešto skuplju, ali i stabilniju plastičnu smjesu.
Jedna od mogućnosti je polipropilen, koji se obično koristi za izradu izdržljivijih plastičnih predmeta poput vanjskog namještaja ili višekratnih boca za vodu.
“Shvatili smo da se [polipropilen] ne razgrađuje lako poput PET-a i ne stvara ove neželjene molekule”, rekao je Metzger. “Trenutno imamo vrlo ohrabrujuće rezultate da su samopražnjenja doista eliminirana kada se ukloni ova PET traka.”
Istraživači su dio Teslinog tima koji radi na razvoju jeftinijih i dugotrajnijih baterijskih ćelija.
