/2022.09.13/: АНУ-ын Массачусетсийн Технологийн дээд сургуулийн судлаач, химич Дональд Сэдовэй тэргүүтэй олон улсын эрдэмтдийн баг хөнгөнцагаан болон хүхрээс бүтсэн шинэ батарей зохион бүтээснээ зарлалаа.
Энэхүү шинэ баттерей нь хямд үнэтэй батарей болоод төвийн эрчим хүчин холбогдсон том хэмжээний эрчим хүчний хуримтлуур бүтээх ажилд томоохон ахиц авчирч байна. Дэлхийн дээр хамгийн түгээмэл хоёр элементээс бүрдэх тул энэ батарей нь хямд үнэтэй шийдэл байх нь тодорхой юм.
Nature сэтгүүлд наймдугаар сарын 24-нд гарсан нийтлэлээс үзвэл яригдаж буй шинэ батарей нь литийн ион батарейн эрчим хүч хуримтлуулах чадвартай ижил үзүүлэлттэй байгаагаас гадна бүтээгдэх зардлын хувьд литийн ион батарейнаас 6 дахин хямд байгаа ажээ. Мөн хүхэрт хөнгөнцагааны батарей нь хэдхэн минутын дотор цэнэглэгддэг, галд шатдаггүй зэрэг давуу талуудтай. Хайлуулж шингэрүүлсэн давсны найрлагатай тул энэ батарейг шатаах гэж оролдсон ч гал авалцахгүй гэж Сэдовэй ярьжээ.
Нар, салхины эрчим хүчийг хурааж хуримтлуулан, төвийн сүлжээнд түгээх боломжтойн дээр энэхүү шинэ батарей нь бага хэмжээний суурьшилын бүсийг цахилгаанаар хангах, мөн хэд хэдэн автомашиныг нэгэн зэрэг цэнэглэх чадвартай учир цахилгаан автомашин цэнэглэлтийн цэг дээр ашиглах өндөр боломжтойд тооцогдож байна.
Дэлхийн даяар сэргээгдэх эрчим хүчний үйлдвэрлэл, хэрэглээ нэмэгдэж байгаа энэ цаг үед эрчим хүчийг урт хугацаанд хадгалах хэрэгцээ мөн нэмэгдсээр байгаа билээ. Энэ зорилгод литийн ион батарей ашиглах нь хэтэрхий үнэтэй тусна. Учир нь литийг олборлох болон тээвэрлэх үйл явц нь зардал өндөртэйгээс гадна байгаль орчинд ээлгүй, мөн олборлох үйлдвэрлэл нь хүний эрхийн элдэв зөрчилтэй нэр холбогддог, батарейнд ордог кобальт, литий, манган, никель зэрэг нь мөн адил экологийн асуудал араасаа дагуулдаг зэрэг сул талтай.
Судалгааны багийн ахлагч нь мөн ярилцлагадаа “Америкт хэрэглэж буй батарейг Америкт зохион бүтээж, түүхий эдийг нь Америкт олборлож, эцсийн бүтээгдэхүүнээ Америкт үйлдвэрлэдэг болох шаардлагатай. Эс бөгөөс бид Хятад ч юм уу, Ардчилсан Конго улс, Чили зэрэг улсуудаас хамааралтай хэвээр байх болно. Анхнаасаа батарейнд литий ашигласан нь буруу хэрэг байсан гэж би боддог. Төвийн эрчим хүчинд зориулан литийн ион батарей хийх талаар бодох ч хэрэггүй. Тиймээс бид литий ашиглаагүй батарей хийхийг зорьсон юм” гэсэн байна.
Ингээд тэрээр багийнхныхаа хамтаар дэлхий дээрх хамгийн түгээмэл тархацтай металл болох хөнгөнцагааныг батарейн шон буюу электрод болгох санаа дэвшүүлж, мөн түгээмэл тархацтай металл бус элемент болох хүхрийг төгсгөлийн электрод болгон сонгосон байна. Үүний дараа батарейн электролитийн шингэнийг сонгохдоо литий ион батарейд ашигладаг шатамхай органик шингэнийг ашиглалгүйгээр хөнгөнцагаан-хлорын давсыг илүүд үзжээ. Гэхдээ батарейнд дүүргэж хийхийн тулд энэ бодисыг хайлуулж, шингэн төлөвт шилжүүлэх шаардлагатай байдаг аж. Урьд өмнө нь нийтлэгдсэн судалгааны өгүүллүүдээс үзэхэд батарейн дахь уг давс нь 110 хэмд хайлж, шингэн төлөвт ордог гэж тогтоогдсон байсан ч судалгааны багийнхан энэ температурыг 65 хэм болтол бууруулж, улмаар тасалгааны температурт ч хэвийн ажиллуулах аргыг олсон хэмээн багийн удирдагч ярьсан юм.
Тэдний сонгон авсан электролитийн шингэн нь шаталтыг дэмжихгүй онцлогтойгоос гадна батарейны шонгууд дээр металлын талстжилт үүсэхээс сэргийлдэг тул богино холболт үүсэхээс сэргийлдэг, мөн түргэн цэнэглэлт дэмждэг давуу талтай юм. Туршилтын явцад батарейг олон зуун удаа өндөр гүйдлээр цэнэглэж туршсан ч хөнгөнцагааны талстжил үүсээгүй байна.
Шинэ төрлийн батарейн хувьд цэнэг хураах нягтрал нь нэг литр шингэн тутамд 530 ватт/цаг байгаа нь өнөөгийн литийн ион батарейтэй ижил байна гэсэн үг. Гэхдээ багийн ахлагч Сэдовэй нэг зүйлийг онцлон тэмдэглэсэн нь “Манай батарейн технологи цаашид мэдээж улам сайжирна. Тиймээс одоогийн литийн ион батарейн цэнэг хураах нягтралтай тэнцүү байна гэж харьцуулахаас илүү тэртээ 1993 оны литийн батарейтэй харьцуулах нь илүү тохиромжтой болов уу. Учир нь энэ төрлийн батарей нь туршилт, судалгаа, үйлдвэрлэлийн 30 орчим жилийн түүхтэй байхад манайх дөнгөж мэндэлж байгаа шинэ технологи. Дараагийн 30 жилд бид юунд хүрэхийг төсөөлөх аргагүй” гэжээ.
Иймд эхний ээлжинд хэдэн арван киловатт цагийн багтаамжтай цэнэг хураагуур үйлдвэрлэхэд хөнгөнцагаан хүхрийн батарейд тохиромжтой гэж тэд үзжээ. Сэдовэйн 2010 онд хамтран үүсгэн байгуулалцаж байсан Ambri нэртэй компани өдгөө тэдний өрсөлдөгч бөгөөд, тэдний батарей нь 500 хэмийн температурт ажиллах шингэнтэй, олон мегаватт цагийн багтаамжтай системд холбогдон ажиллахад илүү тохиромжтой ажээ. Харин хөнгөнцагаан хүхрийн батарейн хувьд ийм өндөр багтаамж, хүчин чадал руу тэмүүлэх шаардлагагүйгээр 50 – 100 киловатт цагийн багтаамжтай, өрхийн хэрэглээнд тохирсон батарей үйлдвэрлэснээр нар, салхиар эрчим хүч үүсгэж хуримтлуулдаг айлд хэдэн өдөр наргүй, салхигүй байсан ч тог цахилгаанаар найдвартай хангагдах боломжийг бүрдүүлэхэд илүүтэй анхаарч байгаа ажээ.
Дээр дурдсан Ambri компанийг үүсгэн байгуулахад хамтарч байсан Луис Ортизын хамтаар Сэдовэй шинээр Avanti нэртэй компани байгуулж, шинэ батарейн патентаа энэ компаний нэр дээрээ бүртгүүлсэн байна. Мэдээж хэрэг тэд цаашид батарейн багтаамжаа нэмэгдүүлэхэд анхаарах юм.
Энэ технологийн судалгааны үр дүнгээс үзэхэд, хэрвээ хүмүүс цаг, мөнгөө зориулах юм бол литийн ион батарейг орлох илүү хямд, илүү аюулгүй олон шинэ технологи мэндлэх боломжтой гэдэг нь харагдаж байна. Автомашин үйлдвэрлэлийн аваргууд өдгөө олон тэрбум долларыг литийн ион батарейн үйлдвэр барихад зориулж байгаа ч тэднийг Сэдовэй 1950-д оны дунд үеийн вакуум хоолойт дамжуулагчийн үйлдвэрүүдтэй зүйрлэж, хорь гучин жилийн дараа хоцрогдон, үгүй болох технологид их хэмжээний хөрөнгө хаяж байна гэж харж байгаа ажээ.
Үүнийгээ тайлбарлахын тулд тэрээр “1954 онд асар том вакуум хоолойт дамжуулагчийн үйлдвэр дөнгөж нээтэл чинь хэн нэг нь транзистор, хагас дамжуулагчийг зохион бүтээчихлээ гээд төсөөл дөө, эцсийн үр дүн нь ямар байх вэ? Мэдээж хэрэг тэр үйлдвэрт хөрөнгө оруулсан хүний хувьд “Өө, новш гэж” хэмээн уулга алдах мөч тохионо шүү дээ” гэж хэлсэн юм.
Эх сурвалж: spectrum
