Stávající baterie v mobilních telefonech časem ztrácejí svou kapacitu. Ruku v ruce s tím se pak zkracuje doba, po kterou se telefon obejde bez připojení k nabíječce. Pokud se potýkáte s tímto problémem, možná pro vás máme dobrou zprávu. Inženýři z Královského melbournského technologického institutu pracují na nové recyklovatelné technologii, díky níž by baterie mobilních telefonů mohly vydržet téměř deset let, tj. třikrát déle než nyní.
V současné době se v Austrálii recykluje jen asi desetina baterií z kapesních zařízení, včetně baterií telefonů, což je poměrně nízké číslo. Zbytek končí na skládkách nebo jsou nevhodně likvidovány, čímž poškozují životní prostředí. Jedním z důvodů, proč se lithiové baterie tak často vyhazují na skládky, je jejich nákladná recyklace. Nová inovace by však s tímto problémem mohla pomoci.
Místo toho, abychom baterie likvidovali po dvou nebo třech letech, bychom mohli mít recyklovatelné baterie s životností až devět let. To by mělo být možné díky použití vysokofrekvenčních zvukových vln k odstranění rzi, která brzdí jejich výkon.
Problém v podobě oxidace
Vědci pracovali s nanomateriálem zvaným MXen, což je skupina materiálů, které vykazují lepší vlastnosti než grafen. Ve stávajících bateriích se grafen (tenká, jednoatomová vrstva uhlíku uspořádaná do hexagonální mřížky) využívá především jako součást elektrod. MXen je podobný grafenu a vyznačuje se vysokou elektrickou vodivostí.
„Na rozdíl od grafenu jsou MXeny snadno přizpůsobitelné a otevírají celou řadu možných technologických aplikací v budoucnosti,“ říká vedoucí výzkumník a profesor chemického inženýrství Leslie Yeo v univerzitní zprávě pro média. Zásadním nedostatkem při použití MXenového materiálu je skutečnost, že při vystavení vlhkosti nebo vodě snadno na povrchu rezaví, čímž se stává nepoužitelným.
„Povrchová oxidace v podobě rzi se obtížně odstraňuje, zejména z tohoto materiálu, který je mnohem, mnohem tenčí než lidský vlas,“ vysvětluje spoluautor studie doktorand Hossein Alijan. „Abychom tento problém překonali, objevili jsme, že zvukové vlny o určité frekvenci odstraňují rez z MXenu a navracejí ho do stavu blízkého původnímu,“ doplňuje Yeo.
Prodloužení životnosti na trojnásobek
Tímto způsobem by mělo být možné prodloužit životnost MXenových baterií až na trojnásobek – ze dvou až tří let na celých devět let. Odborníci toho dokážou dosáhnout odstraněním rzi a obnovením elektrického výkonu. Tím se otevírá cesta k dalšímu využití této technologie, která umožní její použití v oblasti skladování energie či různých bezdrátových zařízení.
„Současné metody používané ke snížení oxidace se spoléhají na chemickou povrchovou úpravu materiálu, což omezuje použití MXenu v jeho přirozené formě. V této práci ukazujeme, že vystavení oxidovaného MXenového filmu vysokofrekvenčním vibracím po dobu pouhé minuty odstraní rez z povrchu filmu. Tento jednoduchý postup umožňuje obnovení jeho elektrických a elektrochemických vlastností,“ říká Alijan.
Ačkoli je tato inovace nesporně zajímavá, vědecký tým musí ještě zapracovat na integraci této technologie do stávajících systémů. V současnosti pracuje na výzkumu, jak využít tuto metodu k odstraňování rzi i z jiných materiálů. Výsledky dosavadního bádání byly publikovány v odborném časopise Nature Communications.