Litio ioizko bateriak milioika gailutan daude Espainian. Gure mugikorretan eramaten ditugu, baina haiek ere arduratzen dira auto elektrikoak, ordenagailu eramangarriak, haririk gabeko xurgagailuak, haririk gabeko brikolaje tresnak eta baita NASAk Marten duen Curiosity robota ere.

Azken urteotan, bere ahalmena eta iraunkortasuna hobetu dira, baina mugatua izaten jarraitzen du eta litio-eskaintzaren araberakoa da, zeinaren defizitak edozein unetan krisi globala eragin dezake. Horregatik, dagoeneko badaude bere aukerak ordezkatu edo zabaldu ditzaketen teknologietan lanean ari direnak, superkondentsadoreak adibidez, dagoeneko iristen ari diren kontsumo produktuetara, hala nola bere burua kargatzen duen eta nekatu gabe pedaleatzen laguntzen dizun bizikleta elektriko iraultzailea.

Baterien antzera, superkondentsadoreak ere gai dira energia biltegiratzeko. Energia oso azkar biltegiratu eta askatzeko aukera ematen duten sistemak dira, eta horiek osatzen dituzten materialak ohikoak dira (aluminioa, karbonoa, zelulosa, polimeroa...), hau da, litioari eta birziklatzen zailak diren beste osagai batzuei uko egiten die. Azken aurrerapena Kaliforniako (San Diego) Unibertsitateko ikertzaile talde baten eskutik dator, eta egiturazko superkondentsadore bat garatu dute, egiturazko euskarria eta energia biltegiratzeko ahalmena emateko gai dena.

Honek, adibidez, telefono mugikorrentzako zorroak fabrikatzeko aukera ematen du, kolpeen edo erorketen aurka babesteaz gain, haien autonomia izugarri handitu dezaketenak, edo auto elektriko baten karrozeriaren atalak, astun bat instalatzeko beharra ezabatzeko. bateria, oso sukoia, beheko aldean. Hala azaltzen da Science Advances aldizkari espezializatuan argitaratutako artikulu batean, non haien asmakuntzak pisurik gehitu gabe gailu elektronikoen eta ibilgailuen autonomia areagotzeko orduan eskaintzen dituen aukerak zehazten dituzten.

Nola egiten da hau

Industria aeronautikoak urteak daramatza egiturazko superkondentsadoreen garapenean lanean, pisua baita hegazkin bat diseinatzerakoan kezka nagusietako bat eta bere gaitasunak asko muga ditzakeena. Eta superkondentsadore tradizionalak energia biltegiratzeko bikainak diren arren, ez dute egiturazko osagai gisa funtzionatzeko beharrezkoa den erresistentzia mekanikorik. Kontrako kasuan, badaude karga mekanikoei eusteko aukera eskaintzen duten materialak, baina energia-erreserba gisa bideragarriak ez direnak.

Oztopo horiek gainditzeko, Kaliforniako Jacobs Ingeniaritza Eskolako Unibertsitateko ingeniaritza elektriko eta informatikoko irakasle Tina Ng eta Xinyu Zhang buru duten taldeak estrategia aldatu du. Haien proposamenak material desberdinak konbinatzea dakar superkondentsadoreen erresistentzia mekanikoa eta errendimendu elektrokimikoa hobetzeko.

David Baillot / UC San Diego Omicrono Kaliforniako Unibertsitateko materialen laborategian lan egiten duten ikertzaileetako bi.

Normalean, gailu hauek elektrolito batek bereizitako bi elektrodo gainazal elkartuz fabrikatzen dira, ioien fluxua errazteaz arduratzen dena eta, beraz, energia biltegiratzea ahalbidetzen duen erreakzio kimikoa. Kasu honetan, zientzialariek ehun batean nahastutako karbono zuntzekin egin dituzte elektrodoak. Honek dagoeneko egiturazko erresistentzia handia ematen du, baina polimero eroalearen eta grafeno oxido murriztuaren nahasketa batekin estali dute. materialek ioien fluxua nabarmen hobetzen dute eta, beraz, biltegiratze ahalmena handitzen dute.

Superkondentsadore berri honen beste oinarrizko osagaia elektrolito solidoa da, erretxina epoxi baten eta polietileno oxidoaren arteko batasunetik lortzen dena, materialari euskarri estruktural handiagoa ematen diona eta ioien mugikortasuna hobetzen duena.