Baterie
Masz może smartfon, tablet, albo chociaż zwykły aparat fotograficzny? A Twoja rodzina i znajomi? Może ktoś z Twojego otoczenia ma samochód elektryczny, a może autobus, którym jeździsz, jest na prąd? Wyobrażasz sobie świat bez elektryczności? Jak byśmy żyli bez tej całej absolutnie niezbędnej elektroniki, którą ciągle nosimy przy sobie?
Coraz bardziej uzależniamy się od przenośnych sprzętów elektronicznych, które najczęściej są już bezprzewodowe i w związku z tym działają na baterie. Wraz z rozwojem technologii wzrasta zapotrzebowanie na ilość generowanej przez nie energii. Oznacza to, że gdybyśmy używali ciągle takich samych baterii, coraz szybciej by się rozładowywały, ponieważ urządzenia elektroniczne potrzebują tej energii coraz więcej. Na szczęście ciągły postęp takich nauk jak fizyka i chemia przynosi nowe rozwiązania, dzięki którym możemy pokryć stale rosnące zapotrzebowanie na energię.
W ostatnich latach ważnym składnikiem bardziej zaawansowanych i wydajnych baterii stał się lit. Dzięki swoim fizycznym i chemicznym właściwościom baterie litowe z metalową anodą doskonale nadają się do tego celu – mają wysoką pojemność teoretyczną, niską gęstość i niski potencjał elektrochemiczny. Jednak, jak to z nowymi technologiami bywa, z ich użyciem wiążą się również problemy. W tego typu bateriach na metalowej anodzie tworzą się dendryty (mikroskopijne włókna litowe), które zużywają elektrolit, obniżając w ten sposób wydajność baterii. Wzrasta również ryzyko powstania niebezpiecznych w skutkach zwarć.
Grafen
Nad rozwiązaniem tych problemów pracuje obecnie zespół Dominika Leguta w Krajowym Centrum Superkomputerowym IT4Innovations na terenie Czech.
Naukowcy badają potencjał dwuwymiarowych nanomateriałów ochronnych, takich jak grafen, fosforen, silicen, itd. Głównym celem tych badań jest zaprojektowanie dwuwymiarowych materiałów, które będą w stanie powstrzymać rozwój dendrytów, jednocześnie umożliwiając dyfuzję jonów litu. Taki potencjał wykazuje grafen z defektami oraz inne materiały dwuwymiarowe.
Zespół Dominika Leguta bada również możliwość wykorzystania do tego celu stopów litu, na przykład z cyną (Sn-Li). Korzystając z zasobów superkomputerowych, naukowcy wykonują złożone obliczenia matematyczne, aby określić wpływ tych eksperymentalnych interwencji na wydajność baterii.
Badania te, prowadzone dzięki zaawansowanej technologii superkomputerów, są wprawdzie nadal na bardzo wczesnym etapie teoretycznym, ale dzięki nim w przyszłości ludzkość będzie w stanie znacznie lepiej wykorzystywać cenne zasoby energii.
