Bateria lui Edison revine: se încarcă în secunde și rezistă 12.000 de cicluri
O baterie inspirată de o invenție a lui Thomas Edison, brevetată acum peste 120 de ani, a fost modernizată cu ajutorul nanotehnologiei și poate fi încărcată în câteva secunde, rezistând la peste 12.000 de cicluri. Cercetătorii spun că tehnologia ar putea deveni o soluție importantă pentru stocarea energiei din surse regenerabile, deși nu poate înlocui încă bateriile litiu-ion în toate aplicațiile.
O idee veche de peste 120 de ani, readusă în laborator
Bateria nichel-fier a fost brevetată de Thomas Edison în 1901. Inventatorul american urmărea să obțină o alternativă mai fiabilă și mai ieftină la bateriile plumb-acid, sperând să crească autonomia primelor automobile electrice. Tehnologia nu s-a impus însă, fiind rapid eclipsată de motoarele cu ardere internă.
Mai bine de un secol mai târziu, o echipă internațională de cercetători a revenit asupra conceptului, folosind instrumente moderne de nanotehnologie. Rezultatele studiului au fost publicate în august 2025 în revista Small.
„Oamenii se gândesc adesea la instrumentele nanotehnologice moderne ca fiind complicate și de înaltă tehnologie, dar abordarea noastră este surprinzător de simplă și directă”, a declarat Maher El-Kady, coautor al studiului și cercetător la UCLA. „Doar amestecăm ingrediente comune, aplicăm etape ușoare de încălzire și folosim materii prime disponibile pe scară largă.”
Nanoclusterii care accelerează reacțiile
Cercetătorii au pornit de la un model întâlnit în natură, studiind modul în care anumite proteine contribuie la formarea oaselor prin organizarea compușilor pe bază de calciu. Au adaptat acest principiu pentru a forma grupări extrem de mici de nichel și fier, crescând suprafața disponibilă pentru reacțiile chimice.
Echipa a combinat proteine derivate din vaci cu oxid de grafen, un material bidimensional extrem de subțire. Amestecul a fost încălzit la temperaturi ridicate, iar proteinele s-au carbonizat, integrând micile grupări metalice. Unele nanoclustere au avut un diametru de aproximativ 5 nanometri, altele ajungând la dimensiunea unui singur atom.
Materialul rezultat are forma unui aerogel, cu un volum format în proporție de aproximativ 99% din aer, potrivit Popular Mechanics. Dimensiunea extrem de redusă a particulelor crește considerabil suprafața de reacție, permițând aproape fiecărui atom să participe la procesul de încărcare și descărcare.
„Pe măsură ce trecem de la particule mai mari la aceste nanoclustere extrem de mici, suprafața devine dramatic mai mare”, a explicat El-Kady. „Când particulele sunt atât de mici, aproape fiecare atom poate participa la reacție. Așadar, încărcarea și descărcarea se întâmplă mult mai repede.”
Nu înlocuiește încă bateriile litiu-ion
Deși performanțele sunt impresionante, noua baterie nu poate depăși în prezent bateriile litiu-ion în ceea ce privește capacitatea generală de stocare. Cercetătorii nu o văd ca pe un înlocuitor direct pentru mașinile electrice sau dispozitivele electronice, ci mai degrabă ca pe o soluție pentru stocarea energiei din surse regenerabile.
Bateriile nichel-fier ar putea păstra energia generată în exces în timpul zilei, pentru utilizare pe timpul nopții, sau ar putea asigura alimentarea de rezervă a centrelor de date, al căror consum de energie crește rapid.
Bateriile litiu-ion rămân eficiente pentru stocarea pe termen scurt, dar au probleme de siguranță. În anumite condiții, pot intra în „fugă termică”, un proces de încălzire necontrolată care poate provoca fum, incendii sau chiar explozii. O alternativă studiată, bateriile fier-aer, sunt mai lente la încărcare și descărcare și au o eficiență energetică mai redusă.
Următoarea provocare: producția la scară largă
Pentru ca bateria inspirată de Edison să ajungă la utilizare comercială, cercetătorii trebuie să rezolve problema producției la scară largă. Echipa condusă de El-Kady lucrează la îmbunătățirea procesului de fabricare a nanoclusterelor și caută materiale care să înlocuiască proteinele derivate din vaci, precum polimerii naturali, mai ușor de procurat și de utilizat industrial.
La mai mult de un an de la publicarea studiului inițial, nu au apărut lucrări suplimentare dedicate acestei tehnologii. În paralel, alte tipuri de baterii, inclusiv cele pe bază de zinc, continuă să atragă atenția datorită costurilor reduse.
Deocamdată, nu există o tehnologie care să fi câștigat definitiv cursa pentru viitorul stocării energiei. Bateria imaginată de Edison în urmă cu peste 120 de ani ar putea primi însă o a doua șansă, de această dată nu neapărat pentru automobile, ci pentru una dintre cele mai mari provocări energetice ale prezentului: stocarea eficientă și sigură a energiei.