Nowa bateria może zasilić przyszłość eksploracji kosmosu

Akumulatory litowo-jonowe umożliwiają niemal każdy aspekt współczesnej technologii. Zasilają smartfony na całym świecie, a nawet są wykorzystywane przez NASA do różnych zastosowań kosmicznych.

Istnieje jednak jeden duży problem: baterie litowe działają dość słabo w niskich temperaturach. Oznacza to, że w chłodne zimowe dni i w szczególności w subzero środowiskach kosmicznych te kluczowe źródła zasilania funkcjonują ułamek ich pełnej pojemności.

Jednak dwóch naukowców z Uniwersytetu Fudan w Szanghaju stworzyło hybrydową baterię litową, która nie ma problemów z dostarczaniem soku w temperaturach tak niskich jak -94 stopnie Celsjusza. Dr Yong-yao Xia, współautor badania, uważa, że ​​ma to kluczowe znaczenie dla zasilania przyszłych sond i satelitów.

„Bateria zapewnia najbardziej obiecujący potencjał dla specjalnych zastosowań w terenie, takich jak eksploracja przestrzeni kosmicznej lub w pobliżu kosmosu. Jest znacznie zimniej po przeciwnej stronie Słońca na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, w której temperatura może osiągnąć nawet -157 stopni Celsjusza ”, mówi Xia Odwrotność. „Jednak powszechnie donosi się, że w temperaturze -40 stopni Celsjusza konwencjonalne akumulatory litowo-jonowe zachowują tylko około 12% pojemności w temperaturze pokojowej”.

W artykule opublikowanym w środę w czasopiśmie Dżul, Xia i Yonggang Wang wyjaśniają zmiany, które wprowadzono w projektowaniu tradycyjnych akumulatorów litowo-jonowych, aby rozwiązać ten nieznośny problem.

Baterie składają się z dwóch elektrod - jednej naładowanej dodatnio i drugiej ujemnie naładowanej - oraz ciekłego elektrolitu, który przenosi ładunek między dwiema elektrodami.

Tradycyjnie elektrolit składa się z kwaśnego związku znanego jako ester, który staje się powolny w ekstremalnie niskich temperaturach. Xia i Wang postanowili użyć innego kwasu i zastąpić obie elektrody dwoma związkami organicznymi.

Projekt zespołu wykorzystuje elektrolit na bazie octanu etylu, który ma niską temperaturę zamarzania. Pozwala to na ładowanie w warunkach zamarzania przestrzeni kosmicznej. Następnie zastąpili elektrodę dodatnią politytifenyloaminą (PTPAn), a ujemną - dibezwodnikiem 1,4,5,8-naftaleno-tetrakarboksylowym (NTCDA), które wykonują swoją pracę znacznie skuteczniej niż standardowe elektrody w środowiskach subzero.

Podczas gdy Xia i Wang podjęły pierwsze kroki w rozwiązaniu problemu, który wprawiał badaczy w zakłopotanie, ich projekt nie jest całkiem gotowy do eksploracji kosmosu. Ich bateria nie jest tak gęsta jak standardowe baterie komercyjne, co oznacza, że ​​ładuje mniej niż coś, co można dostać w sklepie.

„Na obecnym etapie uzyskane wyniki są ograniczone na poziomie laboratoryjnym” - wyjaśnia Xia. „Dalsze badania nad elektrolitem z szeroko zakrojonym oknem elektrochemicznym… powinny być nadal prowadzone w celu poprawy wydajności rozładowania i w niskiej temperaturze. Nawet ma niską energię właściwą; zapewnia najbardziej obiecujący potencjał w specjalnych zastosowaniach terenowych. ”

Dzięki kolejnym badaniom astronomowie mogliby wystrzelić floty eksploracyjnych dronów i sond, nie martwiąc się o ich moc w połowie misji. Aha, i jeśli kiedykolwiek natkną się na lodową planetę, jak Hoth, nie będzie żadnych problemów. Ufnie.