עובדי אוניברסיטת מדינת סנט פטרסבורג יצרו סוג חדש של תאי סוללה פולימריים. סוללות המבוססות עליה גובות סדר גודל מהיר יותר מסוללות ליתיום מודרניות, עמידות בפני קור ומכילות כמות מינימלית של חומרים מסוכנים לסביבה. יחד עם זאת, אין בסוללה כזו שעלולה להתלקח או להתפוצץ אם תפר את תנאי ההפעלה.
שלוש שנים לקח לפתח פולימר חדש שממנו ניתן ליצור קתודה של סוללות בעלות תכונות מפתות כאלה. תיאור של תרכובת זו, מאפייניה ותוצאות בדיקות המעבדה מוצגים בכתב העת המבדק עמיתים Chemistry Europe. המאמר פורסם לפני מספר חודשים, אך משום מה, הציבור הבחין בהתפתחות ביתית מוזרה רק עכשיו.
כפי שמסביר ראש קבוצת המחקר שיצרה חומר זה, פרופסור המחלקה לאלקטרוכימיה באוניברסיטת סנט פטרסבורג, אולג לוין, הרעיון עלה עוד בשנת 2016. הוא ועמיתיו החלו לפתח אלקטרודות פולימריות מבטיחות לסוללות ליתיום-יון בתמיכת קרן המדע הרוסית. תוצאת העבודה הייתה ההבנה שלחומרים כאלה יש שני כיווני התפתחות: הם יכולים לשמש בשכבות המגן של סוללות קונבנציונאליות, ולמלא תפקיד אחסון חשמלי פעיל בתאים מבטיחים.
לאחר סינון תרכובות לא יציבות במהלך סדרת ניסויים, מדענים רוסים קיבלו גרסה מעשית. זהו פולימר מורכב המבוסס על שרשרת ארוכה של מתחמי ניקל עם ליגנדים (salen, NiSalen). לחוט המיקרוסקופי מחוברים שברי ניטרוקסיל - רדיקלים אורגניים המכילים חנקן וחמצן. הם מסוגלים להשתתף במהירות בתגובות חיזור, כלומר לאחסן או לשחרר אנרגיה.
לפיכך, סוללות חדשות אינן משתמשות בתרכובות ליתיום, שאחראיות על הסיכון הגבוה לשריפת סוללות עקב נזק פיזי, התחממות יתר או קצר. מדענים מאוניברסיטת מדינת סנט פטרסבורג יישמו פתרונות נפוצים המבוססים על גרפיט כאנודה. אך בעתיד, ניתן לשפר אלמנט זה גם על ידי יצירת חומר מתאים יותר.
חדשות אוניברסיטת סנט פטרסבורג: מדעני האוניברסיטה מספרים לעיתונאים בסנט פטרסבורג על סוג חדש של סוללה
בבדיקות מעבדה, הפולימר שיצרו מומחים מקומיים הוכיח את עצמו כמרשים. לאחר אלפיים מחזורי פריקה של טעינה, היא שמרה על שני שלישים מהיכולת המקורית שלה. אחד היתרונות המרכזיים של החידוש, בנוסף לבטיחות מוגברת, הוא עמידות בטמפרטורה. לדברי לוין, סוללה כזו עובדת מצוין מבלי לשנות את תכונותיה עד למינוס 40 מעלות.
מטבע הדברים, שום דבר לא יוצא בחינם. מכיוון שמשתמשים בתרכובות מתכת הכבדות מליתיום, הקיבולת הספציפית של התא הזה נמוכה 30-40% מזו של הסוללות המודרניות. אפשר להגדיל את האינדיקטור, אך אין לצפות לשיפורים קיצוניים - כימיה ופיזיקה אי אפשר לרמות. מצד שני, על חיסרון זה יותר מפצה מהירות הטעינה המהירה - פי עשרה יותר מהליתיום יון. כעת מדענים עובדים על יצירת שיטות לייצור תעשייתי של פולימר חדש, ניתן לצפות לתוצאות הראשונות תוך שנה -שנתיים.