סוללות עם "אלקטרודות חד-גבישיות" יכולות להניע כלי רכב חשמליים (EV) למיליוני קילומטרים - כלומר הסוללות שלהן יחזיקו מעמד יותר מחלקים אחרים של המכוניות, כך עולה ממחקר חדש.
סוללת ליתיום-יון עם סוג חדש זה של אלקטרודה נטענת ונפרקת ללא הרף במשך שש שנים, תוך שמירה על כמעט 80% מהקיבולת המקורית שלה. הסוללה הזו נסעה פי שמונה יותר מסוללת ליתיום-יון רגילה - שווה ערך למכונית חשמלית שנוסעת 5 מיליון מייל (8 מיליון ק"מ), דיווחו חוקרים ב-15 בנובמבר ב- כתב העת של האגודה האלקטרוכימית.
כל הסוללות מתבלות לאט ומאבדות חלק מיכולת אחסון האנרגיה שלהן לאורך זמן. לדוגמה, סוללת הטלפון שלך מחזיקה פחות טעינה לאחר כמה שנים מאשר ביום קנייתה. הדבר נכון גם לגבי סוללות לרכב חשמלי: כאשר קיבולת האחסון שלהן יורדת, כך גם המרחק שהמכונית יכולה לנסוע בטעינה בודדת.
קָשׁוּר:
"המוקד העיקרי של המחקר שלנו היה להבין כיצד נזק ועייפות בתוך סוללה מתקדמים לאורך זמן, וכיצד אנו יכולים למנוע זאת", מחבר שותף במחקר טובי בונד, כימאי ב-Canadian Light Source, אמר ב-aהַצהָרָה.
במחקר, שמומן על ידי יצרנית הרכב החשמלי טסלה וכלל חוקרים מאוניברסיטת דאלהוזי בנובה סקוטיה, השוו החוקרים את האלקטרודה החד-גבישית העמידה עם אלקטרודה פוליקריסטלית נפוצה יותר. שתי האלקטרודות עשויות מחומרים דומים, אך באלקטרודה הפולי-גבישית, החומרים הללו לובשים צורה של חלקיקים זעירים רבים הנוצרים מגבישים קטנים עוד יותר שנארזים יחד. באלקטרודה חד-גבישית, כפי שהשם מרמז, כל חלקיק עשוי מגביש אחד בלבד, מה שהופך אותם לעמידים יותר בפני מתח מכני.
בונד ועמיתיו השתמשו בקרני רנטגן באנרגיה גבוהה כדי להסתכל בתוך הסוללה מבלי לפרק אותה. הצוות גילה שאחרי 2.5 שנים של רכיבה מתמדת על אופניים, האלקטרודה הפולי-גבישית הייתה מלאה בסדקים זעירים. סדקים אלה נוצרים כאשר יוני הליתיום בסוללה מאלצים את האטומים באלקטרודות זה מזה ומגבילים את כמות האנרגיה שהסוללה יכולה לאגור.
לעומת זאת, האלקטרודה החד-גבישית הכילה מעט סדקים, גם לאחר טעינה ופריקה ברציפות במשך שש שנים.
סוללות EV עמידות יותר
הסוללה עם האלקטרודה החד-גבישית עברה יותר מ-20,000 מחזורי טעינה ופריקה ושמרה על כ-80% מהקיבולת המקורית שלה באותה תקופה. רכב חשמלי טיפוסי יכול לנסוע כ-250 מיילים (400 ק"מ) בטעינה, כך שלסוללה עם האלקטרודה החד-גבישית יש אורך חיים שווה ערך לנסיעה של כ-5 מיליון מיילים. לשם השוואה, סוללות EV טיפוסיות כיום צריכות להיות מוחלפות לאחר כ-200,000 מייל (322,000 ק"מ).
"אנחנו באמת צריכים שהכלים האלה יחזיקו מעמד זמן רב ככל האפשר, כי ככל שאתה נוהג בהם זמן רב יותר, כך השיפור שלהם בטביעת הרגל הפחמנית טוב יותר", אמר בונד בהצהרה.
סוללות עם אלקטרודות חד-גביש טרם שולבו בכלי רכב חשמליים, למרות שהן זמינות באופן מסחרי. טסלה רשמה פטנט על ניסוחים דומים של גביש יחיד, כאשר חברי צוות דאלהוזי נקראו כממציאים משותפים.
עם ההתקדמות הללו כדי לשמור על סוללות פועלות יותר, הסוללה יכולה יום אחד להחזיק מעמד בחלקים אחרים של רכב חשמלי. כשזה יקרה, הסוללות יכולות למצוא חיים שניים במערכות אחסון אנרגיה בקנה מידה רשת, כתבו החוקרים. שם, הסוללות יכלו לאחסן אנרגיה מתחדשת, אך נגישה לסירוגין, כמו אנרגיה סולארית או רוח.
"אני חושב שעבודה כזו רק עוזרת להדגיש עד כמה אמינות [הסוללות החדשות] הן, והיא אמורה לעזור לחברות שמייצרות ומשתמשות בסוללות האלה לתכנן לטווח ארוך", אמר בונד.
