NASA mówi o przełomie w bateriach dla samolotów. "Podwojenie, a nawet potrojenie energii"

NASA dokonała przełomowego odkrycia w dziedzinie technologii akumulatorów, które może mieć ogromny wpływ na przyszłość lotnictwa. Zespół naukowców z programu Solid-state Architecture Batteries for Enhanced Rechargeability and Safety (SABERS) stworzył wysoce wydajną baterię półprzewodnikową, która może znacznie przyspieszyć rozwój samolotów elektrycznych.

Przez wiele lat wydajność akumulatorów stanowiła kluczową przeszkodę w dążeniu do bardziej zrównoważonego i ekologicznego lotnictwa. Obecnie dominującą technologią w tej dziedzinie są akumulatory litowo-jonowe, ale ich ograniczenia wydajnościowe hamowały pełny rozwój elektrycznych samolotów. Jednak teraz wszystko może się zmienić dzięki innowacyjnemu podejściu ekipy SABERS, która opracowała rewolucyjną baterię półprzewodnikową. Ta nowa technologia baterii jest nie tylko lżejsza od tradycyjnych akumulatorów litowo-jonowych, ale także zdolna do przechowywania znacznie większej ilości energii.

NASA uważa, że znalazła sposób na uczynienie samolotów elektrycznych bardziej opłacalną i bezpieczną technologią.

To nie pierwszy raz, kiedy bateria półprzewodnikowa pojawia się na radarze, ale dopiero teraz, dzięki pracy zespołu SABERS, zdobyła odpowiednią skalę, by stać się realnym rozwiązaniem dla dużych elektronicznych urządzeń, takich jak samoloty. Jedną z kluczowych zalet tej nowej technologii baterii jest również jej zdolność do szybkiego rozładowania. W tym przypadku, akumulatory litowo-jonowe tradycyjnie wygrywały z akumulatorami półprzewodnikowymi, ale i ten problem został rozwiązany. NASARE twierdzi, że rozwiązała ten problem, wprowadzając innowację, która jest w stanie zwiększyć szybkość rozładowania baterii półprzewodnikowej 10-krotnie. „Zaczynamy zbliżać się do nowej granicy badań nad bateriami, która może zdziałać o wiele więcej niż baterie litowo-jonowe” — powiedział Rocco Viggiano, główny badacz SABERS w Glenn Research Center NASA w Cleveland, w komunikacie prasowym.

„Ta konstrukcja nie tylko eliminuje 30 do 40 procent masy akumulatora, ale także pozwala nam podwoić, a nawet potroić energię, którą może przechowywać, znacznie przekraczając możliwości akumulatorów litowo-jonowych, które są uważane za najnowocześniejsze".

Podstawowym problemem z akumulatorami litowo-jonowymi jest ich potencjalne ryzyko zapłonu w powietrzu, spowodowane łatwopalnymi cieczami, które zawierają. Aby zminimalizować zagrożenie, każde ogniwo akumulatora jest przechowywane we własnej stalowej obudowie, co jednak wiąże się z zwiększeniem wagi całego systemu. Ponadto, w przypadku uszkodzenia akumulatory litowo-jonowe mogą stanowić poważne zagrożenie pożarowe.

Baterie półprzewodnikowe stanowią odpowiedź na te problemy. Ich konstrukcja pozwala na bezpieczne działanie nawet w przypadku uszkodzenia, co daje poczucie większej pewności podczas podróży lotniczych. Ponadto, baterie półprzewodnikowe nie zawierają łatwopalnych płynów, dzięki czemu można je układać pionowo w jednej obudowie, co maksymalizuje przestrzeń i zmniejsza obciążenie akumulatora.

Różnorodne warunki, w jakich działają samoloty, stanowią kolejne wyzwanie dla technologii baterii. Naukowcy z NASA zauważyli, że akumulatory półprzewodnikowe radzą sobie o wiele lepiej w ekstremalnych temperaturach, działały nawet w temperaturach dwukrotnie wyższych niż akumulatory litowo-jonowe. Co więcej, potrzebują mniej zaawansowanych systemów chłodzenia, co zmniejsza ryzyko awarii.

Zastosowanie baterii półprzewodnikowych w lotnictwie zostało już dostrzeżone przez rząd USA i przemysł lotniczy. Obecnie może to jeszcze nie być opłacalne komercyjnie, ale naukowcy z NASA wzięli sprawy w swoje ręce, nawiązując partnerstwa z różnymi instytucjami akademickimi w celu dalszego rozwoju tej obiecującej technologii baterii.

SABERS to bateria jest typu półprzewodnikowego, a więc ma elektrolit stały zamiast płynnego, co zwiększa bezpieczeństwo i zmniejsza ryzyko pożaru np. w przypadku uszkodzenia. Akumulatory z powodzeniem radzą sobie z różnymi ciśnieniami i temperaturami i mogą wytrzymać temperatury 2 razy wyższe niż tradycyjne Li-Ion. Anoda wykonana jest w całości z litu metalicznego, który jest popularnym materiałem dla nadchodzących akumulatorów nowej generacji (te używane dzisiaj zazwyczaj mają anodę grafitową).  Jeśli chodzi o katodę, to wykorzystuje ona siarkę i selen, a także perforowaną strukturę grafenu.