Nová batéria by mohla poháňať budúcnosť prieskumu vesmíru

Lítium-iónové batérie umožňujú takmer všetky aspekty modernej technológie. Napájajú smartphony po celom svete a dokonca ich zamestnáva NASA pre rôzne vesmírne aplikácie.

Je tu však jeden veľký problém: lítiové batérie pracujú pri nízkych teplotách veľmi zle. To znamená, že v chladnom zimnom dni a obzvlášť v subzerovom prostredí vesmíru tieto kľúčové zdroje energie fungujú za zlomok svojej plnej kapacity.

Ale dvaja výskumníci na Fudan University v Šanghaji vytvorili hybridnú lítiovú batériu, ktorá nemá žiadne problémy s poskytovaním šťavy pri teplotách až -94 stupňov Celzia (-70 stupňov Celzia). Dr Yong-yao Xia, spoluautor štúdie, verí, že toto je kľúč k posilneniu budúcich sond a satelitov.

„Batéria poskytuje najsľubnejší potenciál pre špeciálne aplikácie v teréne, ako je napríklad vesmírny výskum alebo prieskum vesmíru v blízkosti vesmíru. Je to oveľa chladnejšie na opačnej strane Slnka na Medzinárodnej vesmírnej stanici, v ktorej teplota môže dosiahnuť až -157 ° C, “hovorí Xia obrátený, „Bolo však všeobecne známe, že pri -40 stupňov Celzia konvenčné lítium-iónové akumulátory zadržiavajú iba asi 12% svojej kapacity v miestnosti.“

V novinách publikovaných v stredu v časopise joule, Xia a Yonggang Wang vysvetľujú vylepšenia, ktoré urobili v dizajne tradičných lítium-iónových batérií na vyriešenie tohto otravného problému.

Batérie sa skladajú z dvoch elektród - jednej kladne nabitej a druhej záporne nabitej - a kvapalného elektrolytu, ktorý prenáša náboj medzi dvoma elektródami.

Obvykle sa elektrolyt skladá z kyslej zlúčeniny známej ako ester, ktorý sa za extrémne chladných podmienok stáva pomalým. Xia a Wang sa rozhodli použiť inú kyselinu a nahradiť obe elektródy dvoma organickými zlúčeninami.

Tímový dizajn využíva elektrolyt na báze etylacetátu, ktorý má nízky bod tuhnutia. To mu umožňuje vykonávať nabíjanie v podmienkach zamrznutia vesmíru. Následne nahradili kladnú elektródu polytrifenylamínom (PTPAn) a negatívnym dianhydridom 1,4,5,8-naftalénetetrakarboxylovej kyseliny (NTCDA), ktorý svoju prácu vykonáva oveľa účinnejšie ako štandardné elektródy v subzerovom prostredí.

Kým Xia a Wang urobili prvé kroky pri riešení problému, ktorý zmätil výskumníkov v tejto oblasti, ich dizajn nie je celkom pripravený na prieskum vesmíru. Ich batéria nie je tak energeticky hustá ako bežné komerčné batérie, čo znamená, že má menej náboja ako niečo, čo by ste mohli získať v obchode.

„V súčasnej fáze sú získané výsledky na laboratórnej úrovni obmedzené,“ vysvetľuje Xia. „Ďalšie skúmanie elektrolytu s oveľa širším elektrochemickým oknom… by sa malo ešte vykonať, aby sa zlepšil výkon nabíjania a výboja pri nízkej teplote. Dokonca má nízku špecifickú energiu; poskytuje najsľubnejší potenciál v špeciálnych aplikáciách v teréne. “

S väčším výskumom mohli astronómovia vypustiť flotily prieskumných dronov a sond bez toho, aby sa museli obávať, že sa v polovici svojej misie vypnú. Oh a ak niekedy narazia na ľadovú planétu, tak ako Hoth, ani tam nebudú žiadne problémy. Nádejne.