סוללת האבץ-ליגנין החדשה יציבה, שכן ניתן להשתמש בה מעל 8000 מחזורים תוך שמירה על כ-80% מהביצועים שלה. המחסום שפיתחו החוקרים קטן אך הטכנולוגיה ניתנת להרחבה. קרדיט: Thor Balkhed
חוקרים מאוניברסיטת לינקופינג בשבדיה פיתחו סוללה הבנויה מאבץ וליגנין שניתן להטעין למעלה מ-8,000 פעמים. חידוש זה שואף להציע אלטרנטיבה סוללה נוחה וידידותית לסביבה, במיוחד עבור אזורים עם גישה מוגבלת לחשמל. הממצאים מפורטים בכתב העת אנרגיה וחומרים סביבתיים.
"פאנלים סולאריים הפכו לזולים יחסית, ואנשים רבים במדינות בעלות הכנסה נמוכה אימצו אותם. עם זאת, ליד קו המשווה, השמש שוקעת בסביבות השעה 18:00, ומשאירה משקי בית ועסקים ללא חשמל. התקווה היא שטכנולוגיית הסוללה הזו, אפילו עם ביצועים נמוכים יותר מסוללות ה-Li-ion היקרות, תציע בסופו של דבר פתרון למצבים אלה", אומר Reverant Crispin, פרופסור לאלקטרוניקה אורגנית באוניברסיטת לינקופינג.
התקדמות בחומרי הסוללה
קבוצת המחקר שלו במעבדה לאלקטרוניקה אורגנית, יחד עם חוקרים מאוניברסיטת קרלסטד וצ'אלמרס, פיתחה סוללה המבוססת על אבץ וליגנין, שני חומרים חסכוניים וידידותיים לסביבה. במונחים של צפיפות אנרגיה, זה דומה לעופרת-חוּמצָה סוללות אך ללא עופרת, שהיא רעילה.
החוקרים Reverant Crispin ו-Ziyauddin Khan במעבדה לאלקטרוניקה אורגנית. קרדיט: Thor Balkhed
הסוללה יציבה, שכן ניתן להשתמש בה מעל 8000 מחזורים תוך שמירה על כ-80% מהביצועים שלה. בנוסף, הסוללה שומרת על טעינה למשך כשבוע, יותר משמעותית מסוללות דומות אחרות מבוססות אבץ שמתרוקנות תוך מספר שעות בלבד.
למרות שסוללות מבוססות אבץ כבר נמצאות בשוק, בעיקר כסוללות שאינן נטענות, הן צפויות להשלים ובמקרים מסוימים להחליף סוללות ליתיום-יון בטווח הארוך כאשר תכונת הטעינה תוצג כהלכה.
עלות-יעילות ומיחזור
"בעוד שסוללות ליתיום-יון שימושיות כאשר הן מטופלות בצורה נכונה, הן עלולות להיות נפיצות, מאתגרות למיחזור, ובעייתיות במונחים של סוגיות סביבתיות וזכויות אדם כאשר מרכיבים ספציפיים כמו קובלט מופקים. לכן, הסוללה בת-קיימא שלנו מציעה אלטרנטיבה מבטיחה שבה צפיפות האנרגיה אינה קריטית", אומר Ziyauddin Khan, חוקר במעבדה לאלקטרוניקה אורגנית ב- LiU.
הבעיה עם סוללות אבץ הייתה בעיקר עמידות ירודה עקב תגובה של אבץ עם המים בתמיסת האלקטרוליט של הסוללה. תגובה זו מובילה ליצירת גז מימן ולצמיחה דנדרטית של האבץ, מה שהופך את הסוללה למעשה בלתי שמישה.
כדי לייצב את האבץ, נעשה שימוש בחומר הנקרא אלקטרוליט מים-בפולימרי מלח על בסיס אשלגן פולי-אקרילט (WiPSE). מה שהחוקרים מ-Linköping הוכיחו כעת הוא שכאשר משתמשים ב-WiPSE בסוללה המכילה אבץ וליגנין, היציבות גבוהה מאוד.
"הן אבץ והן ליגנין זולים במיוחד, והסוללה ניתנת למחזור בקלות. ואם מחשבים את העלות למחזור שימוש, היא הופכת לסוללה זולה במיוחד בהשוואה לסוללות ליתיום-יון", אומר זיאודין חאן.
נכון לעכשיו, הסוללות שפותחו במעבדה קטנות. עם זאת, החוקרים מאמינים שהם יכולים ליצור סוללות גדולות, בערך בגודל של מצבר לרכב, הודות לשפע של ליגנין ואבץ בעלות נמוכה. עם זאת, ייצור המוני ידרוש מעורבות של חברה.
הכומר קריספין טוען כי מעמדה של שוודיה כמדינה חדשנית מאפשר לה לסייע למדינות אחרות באימוץ חלופות בנות קיימא יותר.
"אנחנו יכולים לראות את זה כחובתנו לעזור למדינות בעלות הכנסה נמוכה להימנע מלעשות את אותן טעויות שעשינו. כשהם בונים את התשתית שלהם, הם צריכים להתחיל בטכנולוגיה ירוקה מיד. אם תוצג טכנולוגיה לא בת קיימא, היא תשמש מיליארדי אנשים, מה שיוביל לאסון אקלים", אומר כומר קריספין.
מימון: Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse, Wallenberg Wood Science Center, Vetenskapsrådet, Stiftelsen Åforsk, אזור המחקר האסטרטגי של ממשלת שוודיה בנושא חומרים פונקציונליים מתקדמים (AFM) באוניברסיטת לינקופינג, Vinnova
