Australijscy naukowcy pracują nad wydłużeniem żywotności baterii w smartfonach

Ocena:

0/5 | 0 głosów

Ogniwa litowo-jonowe mogą być w urządzeniach mobilnych zastąpione znanym od nieco ponad dekady materiałem MXene. Naukowcy z Melbourne pracują nad technologią, która pomoże usuwać z takiej baterii warstwę rdzy tworzącą się w trakcie użytkowania telefonu. Dzięki temu jej żywotność może być nawet trzykrotnie dłuższa niż dzisiaj. Zdaniem naukowców to znacznie korzystniejszy ze względów środowiskowych i finansowych sposób niż recykling baterii. Liczą na to, że technologią zainteresują się producenci elektroniki i już za kilka lat idea zamieni się w produkt rynkowy.

źródło: pixabay.com

MXene jest dwuwymiarowym materiałem o strukturze kryształu, odkrytym w 2011 roku. Składa się z metalu i materiału węglowego. Jego struktura może być zarówno jednowarstwowa, jak i wielowarstwowa, a do tego cechuje się właściwościami określanymi jako pośrednie między metalami a materiałami ceramicznymi. Początkowo materiał był badany zwłaszcza pod kątem zastosowań biobójczych, fotokatalitycznych i przeciwnowotworowych, ale możliwości jest znacznie więcej.

– Jest to bardzo mocny materiał, a także silnie przewodzący. Poza tym nadaje się do produkcji masowej. Wraz ze współpracownikami rozpatrywaliśmy ten materiał jako dobry zamiennik baterii litowo-jonowych. W ich przypadku problematyczne są kwestie związane z wydobyciem litu i jego bezpieczeństwem ze względu na jego reaktywność. MXene ma wiele zastosowań, a jednym z nich jest potencjalne zastąpienie baterii lub wykorzystanie go jako składnik baterii – wyjaśnia w wywiadzie dla agencji Newseria Innowacje dr Amgad Rezk, adiunkt w Instytucie Inżynierii Chemicznej Royal Melbourne Institute of Technology.

Samo zastosowanie nowego materiału do budowy baterii nie rozwiąże jednak problemów ich stosunkowo krótkiej żywotności.

– MXene można wytworzyć bardzo łatwo i to samo dotyczy jego produkcji na dużą skalę. Problemem z tym materiałem, podobnie jak z litem, jest ich nietrwałość. Działanie baterii opiera się na powtarzającym się ładowaniu i rozładowywaniu. Za każdym razem ten proces nie jest w stu procentach odwracalny. Materiał nie wraca do stanu pierwotnego, co prowadzi do nagromadzenia się warstwy rdzy czy tlenku, co zawsze było i jest problemem w przypadku baterii – mówi dr Amgad Rezk.

To właśnie ten proces korozji sprawia, że baterie użytkujemy średnio dwa–trzy lata. Nie ma bowiem skutecznej metody na usuwanie warstwy tlenku.

– Jeśli rower zacznie rdzewieć, można użyć płynu antykorozyjnego, aby usunąć rdzę chemicznie, albo wyczyścić ją mechanicznie. Na małą skalę zminiaturyzowanych urządzeń nie ma jednak takiej możliwości, ponieważ materiał jest zbyt cienki. Jeśli użyjemy chemikaliów do usunięcia rdzy, nic z niego  nie zostanie, a metoda mechaniczna nie sprawdzi się, ponieważ elementy są zbyt małe. W naszym laboratorium od ponad 15 lat pracujemy nad platformą bazującą na powierzchniowych falach akustycznych, czyli drganiach wysokiej częstotliwości mierzonych w megahercach – bardzo szybkich, ale niesłyszalnych – mówi adiunkt w Instytucie Inżynierii Chemicznej Royal Melbourne Institute of Technology.

W czasie badań okazało się, że poddanie utlenionych warstw MXene na zaledwie jedną minutę drganiom elektromechanicznym o częstotliwości 10 MHz prowadzi do znacznego usunięcia powierzchniowej warstwy tlenku, a materiał zachowuje przy tym swoją strukturę i właściwości. W praktyce taka technologia pozwoliłaby użytkować baterię nawet przez dziewięć lat.

– Odkryliśmy, że dzięki zastosowaniu fal dźwiękowych możemy wprawiać w drgania zawartość baterii, aby pozbyć się warstwy tlenku (rdzy), a wtedy będziemy mogli odzyskać właściwości elektryczne baterii, odmłodzić je, aby przywrócić je do stanu pierwotnego. Nie można tego robić w nieskończoność, ale trzykrotne wykorzystanie części elektrycznych zbudowanych z badanego przez nas materiału MXene baterii jest możliwe – informuje dr Amgad Rezk.

Publikacja na ten temat znalazła się w czasopiśmie „Nature Communications”.

To może być lepsze kosztowo i środowiskowo rozwiązanie niż recykling baterii. Jak podkreśla naukowiec z RMIT University, w Australii tylko 10 proc. baterii z tego typu urządzeń trafia do ponownego przetworzenia, czyli pozostałe 90 proc. stanowi zagrożenie dla środowiska. Do tego wyzwaniem jest także wysoki koszt recyklingu litu i innych materiałów składowych w bateriach.

– Jesteśmy nadal  na wczesnym etapie badawczym, na jego temat opublikowaliśmy artykuł w bardzo prestiżowym czasopiśmie „Nature Communications”. Dążymy do nawiązania współpracy z branżą i producentami w sektorze baterii lub innych obszarach związanych z nanomateriałami, ponieważ nasze rozwiązanie jest platformą, która nie występuje pod określoną marką. Nie spodziewamy się, że z dnia na dzień stanie się ona produktem, ale być może będzie to możliwe za dwa–trzy lata, jeśli uda się współpraca z sektorem – mówi dr Amgad Rezk.

Naukowcy liczą, że zainteresowanie ze strony branży się pojawi, ponieważ właściwości baterii są dziś jednym z kluczowych kryteriów wyboru smartfona – od nich bowiem zależy wydajność urządzenia. Pojawia się zresztą coraz więcej wymogów w tym zakresie. W tym roku ma wejść w życie unijne prawo bateryjne, które zakłada, że baterie w urządzeniach elektrycznych i elektronicznych mają pochodzić z recyklingu, być łatwo wymienialne oraz mieć paszport w formie kodu QR, po którego zeskanowaniu będzie można sprawdzić m.in. producenta i datę produkcji, skład chemiczny baterii czy jej szacowaną żywotność.

 

źródło: newseria

INNE ARTYKUŁY Z TEGO DZIAŁU
Rozrywkowe wydatki i nawyki Polaków

2023-03-27

Rozrywkowe wydatki i nawyki Polaków

Dla 39% zapytanych Polaków 100 zł miesięcznie to kwota, jaką mogą przeznaczyć na aktywności w czasie wolnym. Budżet miesięczny  na rozrywkę na poziomie od 100 do 300 zł wskazało także 39% respondentów. Z kolei 14% ankietowanych zadeklarowało, że dysponuje budżetem od 300 do 500 zł miesięcznie na przyjemności i rozwój hobby. To wnioski pochodzące z badania „Nawyki Polaków spędzania czasu wolnego” zrealizowanego przez serwis Prezentmarzeń.
Jest kolejny powód, by żyć zdrowo

2023-03-26

Jest kolejny powód, by żyć zdrowo

Lekarze często mówią, że rokowanie w danej chorobie w dużej mierze zależy od tego, w jakim stanie jest pacjent w momencie podejmowania terapii. I zwykle im lepszym, tym lepsze rokowanie. A - jak donoszą naukowcy - jakość życia przed leczeniem onkologicznym wpływa też na tolerancję chemioterapii. Nie zapominajmy też, że takie elementy życia, o których decydujemy, jak dieta oraz ruch, obniżają ryzyko samej choroby.
U połowy ludzi nadmierne spożycie kawy może prowadzić do problemów z nerkami

2023-03-25

U połowy ludzi nadmierne spożycie kawy może prowadzić do problemów z nerkami

Kawa od kilku lat jest w Polsce elementem oficjalnych zaleceń dietetycznych, a zdecydowana większość Polaków pije ją codziennie. Przypisuje się jej szereg prozdrowotnych właściwości, w tym m.in. wspomaganie profilaktyki Alzheimera, chorób układu sercowo-naczyniowego czy cukrzycy. Jednak najnowsze badania naukowców z Kanady i Włoch wykazały, że u części ludzi nadmierne spożycie kawy może prowadzić do dysfunkcji nerek, za co odpowiada obecność określonego wariantu genu CYP1A2. Ma go połowa populacji, która w efekcie metabolizuje kofeinę czterokrotnie wolniej. Zdaniem badaczy nie oznacza to jednak konieczności rezygnacji z kawy, a jedynie ograniczenie jest spożycia.
Jak sprawdzić liczbę swoich punktów karnych?

2023-03-24

Jak sprawdzić liczbę swoich punktów karnych?

Punkty karne są obecnie ważne przez dwa lata od dnia uiszczenia kary grzywny. Nie wiecie, ile macie punktów na swoim koncie? Możecie to bardzo łatwo sprawdzić – przez Internet lub w komisariacie policji. Sprawdźcie instrukcję, jak to zrobić!
Nutri – trychologia jako nowy trend, czyli naukowy wpływ naturalnych ekstraktów roślinnych na włosy

2023-03-24

Nutri – trychologia jako nowy trend, czyli naukowy wpływ naturalnych ekstraktów roślinnych na włosy

Nowym trendem w trychologii jest wykorzystanie ekstraktów roślinnych, które wykazują właściwości wspierające  w hamowanie wypadania włosów i stymulowanie ich do wzrostu. Uzupełnienie diety o te składniki może wspierać wzrostu włosów, wsparać mikrokrążenia w skórze, poprawiać pigmentację włosów czy wykazywać działanie antyoksydacyjne.
Rząd wciąż będzie wspierał samorządy w zapewnieniu wkładu własnego przy funduszach UE

2023-03-23

Rząd wciąż będzie wspierał samorządy w zapewnieniu wkładu własnego przy funduszach UE

Beneficjenci programów regionalnych wciąż mogą liczyć na wsparcie rządu przy zapewnieniu części wkładu własnego - zapewniła wiceminister funduszy i polityki regionalnej Małgorzata Jarosińska-Jedynak. W najbliższym czasie MFiPR ma przystąpić do aktualizacji kontraktów programowych w zakresie takiego wsparcia.
Aktywne uczenie i elastyczność będą jednymi z kluczowych kompetencji przyszłości

2023-03-23

Aktywne uczenie i elastyczność będą jednymi z kluczowych kompetencji przyszłości

– Szybka cyfryzacja i rozwój koncepcji przemysłu 4.0 wymuszają nabywanie nowych umiejętności w obszarach takich jak nowe technologie, cyberbezpieczeństwo, robotyzacja czy analiza danych. Jednocześnie, wraz z postępującą automatyzacją, na znaczeniu zyskują kompetencje miękkie, w których maszyny nie będą w stanie zastąpić ludzi. W tych szybko zmieniających się realiach rynku pracy jedną z kluczowych kompetencji przyszłości jest więc dążenie do samorozwoju, aktywne uczenie się i stałe podnoszenie swoich umiejętności – wskazuje Aleksandra Kowalik z PKO BP.
Czy w Polsce zabraknie wody?

2023-03-22

Czy w Polsce zabraknie wody?

Wiele krajów zmaga się z postępującą suszą. Ten problem nie jest obcy również Polsce. Na tle Europy mamy jedne z najmniejszych odnawialnych zasobów wody pitnej na mieszkańca. Czy grożą nam całkowite wyschnięcia rzek i brak wody w kranach?
Ponad milion Polaków gra online u nielegalnych bukmacherów

2023-03-16

Ponad milion Polaków gra online u nielegalnych bukmacherów

Mimo podjętych w ostatnich latach działań zmierzających do uszczelnienia branży hazardowej szara strefa w tym obszarze wciąż ma się dobrze. Według wyliczeń EY stanowi ona ponad połowę całego rynku kasyn i zakładów bukmacherskich online, a według danych H2 Gambling ze stron nielegalnych operatorów korzysta w Polsce nawet 1,2 mln klientów. Jak wskazuje prezes Superbet Polska Adam Lamentowicz, powodem jest przede wszystkim nadmierne obciążenie fiskalne legalnie działającej części branży. Dlatego jej przedstawiciele apelują o lepszą współpracę z organami państwa w celu wypracowania lepszych rozwiązań. – Mamy ten sam problem i tego samego przeciwnika, więc powinniśmy łączyć siły z regulatorem i całym rynkiem – mówi Adam Lamentowicz.
Kobieca piłka nożna wreszcie ruszyła z miejsca

2023-03-16

Kobieca piłka nożna wreszcie ruszyła z miejsca

– Kobiecy futbol znajduje się w punkcie zwrotnym, dlatego konieczne jest strategiczne podejście do tematu, żeby wykorzystać tę dynamikę – wskazał PZPN w opublikowanej na początku lutego „Strategii piłki nożnej kobiet w Polsce na lata 2022–2026”. Wśród jej założeń jest m.in. podwojenie w ciągu trzech lat liczby zawodniczek, trenerek i sędzi zaangażowanych w piłkę nożną. – Kobieca piłka nożna w Europie i na świecie stale się rozwija – zauważa Grzegorz Stefanowicz, dyrektor Departamentu Piłkarstwa Kobiecego w PZPN. Związek stara się o organizację mistrzostw Europy w kobiecej piłce w 2025 roku. Decyzja UEFA w tej sprawie powinna zapaść już w kwietniu.