Smarttelefoner, nettbrett og andre elektroniske enheter går på oppladbare batterier, men etter tusenvis av sykluser begynner batteriene å miste evnen til å holde en lading. De fleste moderne batterier er litium, men over tid korroderer litium inne i batteriet.
I stedet for litium brukte forskere ved University of California, Irvine gullnanotråder til å lagre elektrisk ladning, og systemet de utviklet ble funnet å være bedre enn tradisjonelle litiumbatterier. Den tålte 200.000 ladingssykluser uten betydelig forringelse av egenskaper og tegn på korrosjon.
Imidlertid forstår de fortsatt ikke helt hvorfor dette skjer. Den opprinnelige ideen til eksperimentet var å lage et solidt elektrolyttbatteri, der en elektrolyttpasta brukes i stedet for en flytende elektrolytt. Flytende batterier, som litium, er svært brannfarlige og temperaturfølsomme. Forskerne eksperimenterte med bruk av tykke, ledende pastaer.
"Vi startet en syklus med å lade enheten, og så innså at den ikke skulle" dø, "sa studieleder Reginald Penner. "Men så langt forstår vi ikke mekanismen for dette."
I følge den nye teknologien brukes en nanotråd av gull for å lage batterier, størrelsen er ikke tykkere enn en bakterie, dekket med manganoksid og beskyttet av et lag elektrolyttpasta. Limen samhandler med oksydbelegget for å forhindre korrosjon. Jo lenger nanotråden er, jo større er overflatearealet, og jo mer ladning kan den holde. Andre forskere har eksperimentert med nanotråder i lang tid, men i motsetning til dem foreslo forskere ved University of Irvine først å bruke en beskyttende pasta.
“Limen gjør mye mer enn bare å holde ledningene sammen. Det ser ut til å gjøre metalloksyd mykere og mer motstandsdyktig mot sprekkdannelse,”sa Penner.
Denne teknologien lover å øke batterilevetiden i forbrukerelektronikk med 400 ganger, men foreløpig er ikke testplattformen et ekte batteri. Batterier har en anode gjennom hvilken elektrisk strøm kommer inn i systemet og en katode den går ut gjennom. I stedet bundet forskerne to katoder sammen, som erstatter hverandre når de lades. Den kontinuerlige syklusen av skiftende katoder gjør det til et ideelt system for testing av flere ladinger.
Penner sier det er som en kontinuerlig prosess med å helle vann fra en kopp til en annen og tilbake igjen. Etter flere hundre sykluser helles vanligvis noe av vannet ut, noe som reduserer "ladningen". Men Penners system taper bare omtrent 5 prosent når det helles vann mellom "kopper" 200 tusen ganger.
Kampanjevideo:
Til tross for bruk av spormengder gull i dette eksperimentet, kan dette gjøre produksjonen av slike batterier dyrt. Penner antyder at et mer vanlig metall som nikkel kan brukes i stedet for gull.
Sergey Lukavsky
