מדענים מפתחים קבלי-על בעל ביצועים גבוהים עם פוטנציאל להחליף סוללות קונבנציונליות

This post is also available in: English (אנגלית)

פריצת דרך מחקרית של המכון הקוריאני למדע וטכנולוגיה (KIST) עשויה לקרב את תעשיית אחסון האנרגיה צעד אחד קרוב יותר להחלפת סוללות קונבנציונליות בחלופות מהירות ועמידות יותר. מדענים פיתחו סוג חדש של קבל-על אשר משפר באופן משמעותי את צפיפות האנרגיה – אחת המגבלות העיקריות שעצר אימוץ של קבלי על באלקטרוניקה המיינסטרים וכלי רכב חשמליים.

בעוד שסוללות מסורתיות המבוססות ליתיום מאחסנות אנרגיה באמצעות תגובות כימיות, מה שמאפשר זמני פעולה ארוכים, הן מתכלות לאחר מספר מוגבל של מחזורי טעינה ובדרך כלל לוקחות זמן לטעינה מחדש. קבלי על, לעומת זאת, מאחסנים אנרגיה באמצעות הפרדת מטען חשמלי, מה שמאפשר טעינה כמעט מיידית ועמידות מחזורית גבוהה במיוחד. החסרון תמיד היה קיבולת אחסון האנרגיה הנמוכה שלהם.

על פי ההודעה לעיתונות, חוקרי KIST התמודדו עם אתגר זה על ידי הנדוס חומר מרוכב עשוי צינורות פחמן עם דפנה אחת (single-walled carbon nanotubes – CNTs) בשילוב עם הפולימר המוליך פוליאנילין (PANI). ה-CNTs יוצרים מסגרת חזקה ומוליכה מאוד, בעוד שה-PANI פועל כחומר קיבולי, קשור כימית לרשת ה-CNT ומגדיל את פוטנציאל אחסון האנרגיה הכולל של המכשיר.

מבנה חדשני זה מאפשר לקבל העל לאחסן הרבה יותר אנרגיה מבלי להקריב את מהירותו או עמידותו. על פי המחקר, המכשיר נשאר יציב לאחר יותר מ-100,000 מחזורי פריקה מטען והמשיך לפעול בתנאי מתח גבוה.

מעבר לביצועים, העיצוב מציע יתרונות פרקטים. הסיב המורכב שנוצר הוא גמיש מבחינה מכנית – ניתן לכופף אותו, לגלגל אותו או לקפל אותו – מה שהופך אותו למתאים במיוחד לאלקטרוניקה לבישה, טקסטיל חכם והתקני צריכה קומפקטיים. הטכנולוגיה גם הופקה בהצלחה בפורמטים דמויי ציפוי, מה שפותח אופציה של סקלביליות מסחרית וייצור חסכוני.

בעיקרו של דבר, קבל העל החדש מגשר על הפער בין טעינה מהירה לביצועים ארוכי טווח. הגמישות המכנית הגבוהה שלו, צפיפות האנרגיה המשופרת ועמידות העמידות שלה יכולים למקם אותו כאלטרנטיבה של הדור הבא לסוללות כימיות במגוון רחב של מגזרים בעלי ביקוש גבוה.

ממצאי המחקר המלאים פורסמו בכתב העת Composites.