Со години технологијата на батериите заостанува зад речиси сите други компоненти во нашите телефони. Екраните стануваат поголеми, камерите подобри, а процесорите побрзи, додека капацитетот на батеријата се зголемува само во мали, речиси козметички чекори. Причината е едноставна: графитот – материјалот што се користи за изработка на аноди – одамна ги достигна своите граници. Решение што може суштински да ја промени оваа ситуација всушност постои со децении, но до неодамна не можеше да се примени во пракса. Тоа решение е силициумот, а клучот за негова успешна употреба лежи во графенските наноцевки.
Во техничките кругови тие се познати и како едноѕидни јаглеродни наноцевки. Она што е особено импресивно е тоа што нивната структура е толку тенка што илјадници од нив би можеле да се сместат во ширината на едно човечко влакно.
Теоретски, силициумот може да прими до девет пати повеќе литиумски јони од графитот, што би овозможило драстично поголем капацитет кај батерија со иста големина. Проблемот лежи во физиката. Додека го апсорбира литиумот за време на полнењето, волуменот на силициумот се зголемува за повеќе од 300%, за потоа повторно да се намали речиси до првобитната големина при празнењето. Овој циклус постојано се повторува.
Замислете како секој ден го надувувате и издувувате балонот до неговата крајна граница. По десетина повторувања материјалот едноставно попушта. Токму тоа им се случува на честичките од силициум во внатрешноста на батеријата. Тие пукаат, го губат контактот со остатокот од електродата, а батеријата го губи капацитетот многу побрзо отколку што би требало. Затоа, индустријата со години додава само мал процент на силициум во графитните аноди – доволно за благо зголемување на капацитетот, но не и доволно за да предизвика структурно распаѓање.
Тука на сцена стапуваат графенските наноцевки. Станува збор за цилиндри чии ѕидови се дебели колку еден јаглероден атом; тие се поцврсти од челикот и ја спроведуваат електричната енергија подобро од бакарот. Кога се додаваат во електродата во многу мали количини – помалку од 1% од вкупната маса – тие се распоредуваат низ материјалот, формирајќи густа и еластична мрежа.
Оваа мрежа истовремено извршува две функции. Таа физички ги обвиткува честичките од силициум, одржувајќи ги поврзани дури и додека тие се шират и собираат, а истовремено обезбедува стабилна електрична спроводливост во текот на целиот процес. Конвенционалните спроводливи адитиви едноставно не можат да ги издржат овие услови; тие ги поврзуваат честичките од силициум и другите електродни честички само во одделни точки, што значи дека врските лесно се губат кога силициумот се шири.
Како резултат на тоа, електродите сега можат да содржат значително поголем удел на силициум – дури и во системи со аноди богати со силициум или составени речиси целосно од силициум – притоа задржувајќи ги перформансите низ илјадници циклуси на полнење, без драстичен пад на капацитетот.
За крајниот корисник последиците се многу позитивни: поголем капацитет на батеријата во рамките на истите димензии или исто траење на батеријата во потенок телефон. Батеријата го зазема најголемиот дел од внатрешниот простор и масата на уредот; следствено, секој дополнителен процентен поен на густина на енергија директно се претвора во подолго траење на батеријата, побрзо полнење или повеќе простор за подобра камера и поголем екран.
Анодите од силициум и јаглерод, зајакнати со наноцевки, веќе ги напојуваат најновите премиум модели на паметни телефони. Само во 2025 година на пазарот се појавија околу 350 милиони паметни телефони со батерии подобрени со графенски наноцевки. Производителите известуваат за зголемување на капацитетот од 10% или повеќе во рамките на истите физички димензии на батеријата – и тоа го постигнуваат без да го скратат нејзиниот животен век.
Ова не е безначајно подобрување; тоа претставува чекор преку граница што изгледаше практично непоместлива уште од 1990-тите години, кога литиум-јонските батерии станаа индустриски стандард.
Она што ја прави оваа технологија особено атрактивна е фактот дека графенските наноцевки можат да се вметнат како адитив во постоечките производствени процеси. Ова значително го забрзува патот од лабораторијата до полиците во продавниците. Токму затоа сè поголем број производители на електроника се свртуваат кон оваа – досега незабележлива – компонента на батериите од следната генерација.
Она што е особено интересно за локалната публика е фактот дека поголемиот дел од оваа технологија не се развива во Силиконската долина или во Азија, туку во Србија.
OCSiAl е компанијата што стои зад еден од водечките светски производствени капацитети за едноѕидни јаглеродни наноцевки. Иако седиштето на компанијата е во Луксембург, нејзината главна фабрика, центарот за истражување и развој, како и најголемиот дел од научниот и инженерскиот тим, се наоѓаат во Стара Пазова. Компанијата неодамна потпиша договор за снабдување со PowerCo – членка на групацијата Volkswagen – за производство на батерии што содржат едноѕидни графенски наноцевки.
Во моментов во Луксембург се гради идентичен производствен капацитет, следејќи го истиот модел што првично беше воспоставен во Србија. Со други зборови, материјалот што би можел да го продолжи работниот век на батеријата на вашиот следен телефон најверојатно е развиен и произведен на неколку стотина километри од тука.
(Benchmark)
(фото: Pexels/Tyler Lastovich)
