Cercetătorii de la MIT au identificat un mecanism fundamental în bateriile litiu-ion care ar putea accelera încărcarea mașinilor electrice și smartphone-urilor. Studiul publicat în revista Science arată că viteza reacției din interiorul bateriei depinde de un proces numit „transfer cuplat ion-electron”, descoperire ce deschide drumul către baterii mai performante.
Avansul științific are legătură cu reacția fundamentală aflată în centrul tuturor bateriilor litiu-ion. Aceste baterii funcționează prin transferul unor particule minuscule numite ioni de litiu în și din electrozii solizi, un proces repetat de mii de ori pe durata de viață a bateriei. Viteza acestei reacții determină cât de repede se poate încărca o baterie și câtă energie poate livra.
Până acum, inginerii s-au bazat în mare parte pe încercări și erori pentru a îmbunătăți bateriile. Teoria comună, bazată pe o ecuație veche de un secol, nu explica pe deplin de ce diferite materiale ofereau rezultate atât de inconsistente.
Cercetătorii MIT au arătat însă că reacția depinde de un proces numit „transfer cuplat ion-electron”, prin care ionii de litiu se deplasează eficient în electrod doar atunci când sunt însoțiți simultan de electroni. Prin măsurarea vitezei reacției în peste 50 de materiale diferite, inclusiv cele folosite în telefoane și mașini electrice, echipa a descoperit că modelul tradițional supraestima semnificativ rapiditatea procesului.
Noua teorie a cercetătorilor nu doar că s-a potrivit cu datele din lumea reală, dar a și dezvăluit modalități prin care reacția ar putea fi accelerată. Cercetătorii au constatat că prin ajustarea electrolitului lichid dintr-o baterie, de exemplu, prin schimbarea unor componente chimice, se pot îmbunătăți dramatic viteza de încărcare și se poate reduce uzura care scurtează durata de viață a bateriei.
Această lucrare ar putea oferi în sfârșit producătorilor „cadrul teoretic” necesar pentru a proiecta baterii într-un mod rațional, în loc să se bazeze pe încercări costisitoare. Cercetătorii speră să facă reacțiile mai rapide și mai controlate, ceea ce poate accelera încărcarea și descărcarea.
