אוניברסיטת ת"א: פיתחנו ננו-סוללות לא מתלקחות

טכנולוגיה חדשה של ננו-סוללות ליתיום-יון, שפותחה באוניברסיטת ת"א, עשויה לספק מקור אנרגיה חלופי למכשירים אלקטרוניים ניידים כמו מחשבים ניידים, ללא סכנה של התלקחות שהתגלתה לאחרונה במספר מקרים בסוללות ליתיום קיימות.

הסוללות לא עומדות בקצב

החוקרים מסבירים, כי טכנולוגיית הסוללות אינה עומדת בקצב הפיתוחים של טכנולוגיות המוליכים למחצה וההתקנים האלקטרוניים בעשור האחרון. כתוצאה מכך, הסוללות הפכו לחולייה החלשה בתפעול מכשירים אלקטרוניים ניידים כגון טלפונים סלולריים ומחשבים ניידים.

על פי ההסבר, קצב הגידול בצריכת ההספק של מכשירים אלה דורש מיצרני

הסוללות להגדיל בצורה משמעותית את אורך החיים שלהן, על ידי ציפוף יותר ויותר הספק (או קיבול חשמלי) לתוך זיוודים יותר ויותר קטנים. נוסף על כך, המשתמשים הופכים להיות חסרי סבלנות לגבי זמן הטעינה הנדרש מסוללות בעלות ההספק הגבוה, כך שנדרש תכנון של בטריות שנטענות מהר יותר.

שתי דרישות אלה - הספק גבוה ומהירות טעינה גבוהה – הביאו לפיתוח סוללות עם ליתיום שפועלות בטמפרטורות גבוהות יחסית וחשופות לסכנת אש. כאשר סוללות ליתיום-יון מתחממות יתר על המידה, הן עלולות להידלק ולהוות סכנה ממשית למשתמשים.

בתקופה האחרונה נדרשה חברת Dell, אחת מיצרניות המחשבים הגדולות בארה"ב וכן חברת אפל נדרשו למשוך חזרה מצרכנים מיליוני מחשבים ניידים בגלל מספר מקרים של דליקות שפרצו בסוללות שלהם מתוצרת חברת סוני. 

ננו-סוללות ללא סכנת חימום יתר

על פי ההסבר, טכנולוגיית הננו-סוללות שפותחה על ידי קבוצות המחקר של פרופ' מנחם נתן מהפקולטה להנדסה והחוקרים עמנואל פלד ודינה גולודניצקי מהפקולטה למדעים מדויקים, מביה"ס לכימיה של אוניברסיטת ת"א, עשויה להפחית מאוד את סכנת האש הזו.

הטכנולוגיה משלבת מספר גדול של סוללות (כ-30.000 לסנטימטר מרובע) בעובי שערת אדם המחוברות במקביל. ארכיטקטורה זאת יכולה לספק כמות גדולה של קיבול חשמלי ללא סכנת חימום יתר.

הפרופסורים נתן, פלד וגולודניצקי פיתחו פיתרון שמחבר בין תכונות ההתנגדות הנמוכות

של סוללות עשויות שכבות דקות והקיבול הגדול של בטריות נטענות רגילות על בסיס ליתיום. עשרות אלפי סוללות ליתיום ממוזערות מיוצרות במקביל בתוך מצע סיליקון בעובי של חצי מילימטר, תוך שימוש בטכנולוגיות ציפוי מתוחכמות.

השימוש בנפח המצע עצמו מביא להגדלה ניכרת של קיבול המטען ליחידת שטח מצע, עד לכ-10 מיליאמפר לשעה לסנטימטר מרובע, יותר מפי 80 מאשר סוללות רגילות של שכבות דקות בעלות אותו עובי קתודה. מערכים של הננו-בטריות המתוארות למעלה נבנו ונבדקו במעבדה למשך מאות מחזורים של טעינה/פריקה, ללא איבוד קיבול ויציבות. הטכנולוגיה של אוניברסיטת ת"א מכוסה על ידי מספר גדול של פטנטים במדינות שונות.