Οι μπαταρίες αποτελούν ένα από τα μεγαλύτερα εμπόδια στον δρόμο για τη μαζική υιοθέτηση των ηλεκτρικών οχημάτων (EV). Τι θα γινόταν όμως αν μπορούσαν όχι μόνο να διαρκέσουν περισσότερο αλλά και να επισκευάζονται μόνες τους; Αυτό είναι το όραμα που ωθεί ερευνητές όπως ο Γιοχάνες Ζίγκλερ και ο Λιού Σούφου, οι οποίοι εργάζονται για να το κάνουν πραγματικότητα.
Οι πωλήσεις ηλεκτρικών οχημάτων στην Ευρώπη αυξάνονται κατακόρυφα, αλλά το ταξίδι τους δεν είναι χωρίς προκλήσεις. Μια μπαταρία ηλεκτρικού οχήματος περιέχει δεκάδες κιλά πολύτιμων μετάλλων -λίθιο, νικέλιο και χαλκό- και πρέπει να διαρκεί για πάνω από μια δεκαετία, που αντιστοιχεί στην αναμενόμενη διάρκεια ζωής ενός ηλεκτρικού οχήματος.
Για να αντιμετωπίσει αυτή την πρόκληση, μια ομάδα ερευνητών έχει συγκροτηθεί στο πλαίσιο μιας χρηματοδοτούμενης από την ΕΕ πρωτοβουλίας με την ονομασία «Phoenix», με στόχο την ανάπτυξη μπαταριών που μπορούν να αυτοεπιδιορθώνονται. Στόχος τους είναι να παρατείνουν τη διάρκεια ζωής των μπαταριών, να τις καταστήσουν ασφαλέστερες και να μειώσουν την ανάγκη για νέα μέταλλα μπαταριών.
«Η ιδέα είναι να αυξηθεί η διάρκεια ζωής της μπαταρίας και να μειωθεί το αποτύπωμα άνθρακα, επειδή η ίδια μπαταρία μπορεί να επιδιορθωθεί μόνη της, έτσι ώστε να απαιτούνται συνολικά λιγότεροι πόροι», δήλωσε ο Ζίγκλερ, επιστήμονας υλικών στο Ινστιτούτο Fraunhofer για την Έρευνα Πυριτικών Αλάτων ISC στη Γερμανία.
Αισθητήρες
Το 2023 η ΕΕ προσδιόρισε 34 υλικά ως κρίσιμα, συμπεριλαμβανομένων μετάλλων μπαταριών όπως το λίθιο, το νικέλιο, ο χαλκός και το κοβάλτιο. Το έργο Phoenix πήρε το όνομά του από το μυθικό πουλί που αναγεννάται από τις στάχτες του – ένα ταιριαστό σύμβολο για την αναγέννηση και την ανανέωση που ελπίζουν να επιτύχουν οι ερευνητές στην τεχνολογία μπαταριών. Και τα διακυβεύματα είναι υψηλά. Η νομοθεσία της ΕΕ απαιτεί όλα τα καινούργια αυτοκίνητα και βαν που πωλούνται από το 2035 και μετά να παράγουν μηδενικές εκπομπές. Στόχος είναι η σημαντική μείωση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου από τον τομέα των μεταφορών. Για να συμβεί αυτό, τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα θα χρειαστούν καλύτερες μπαταρίες.
Επιστήμονες από το Βέλγιο, τη Γερμανία, την Ιταλία, την Ισπανία και την Ελβετία συνεργάζονται για να σχεδιάσουν αισθητήρες που ανιχνεύουν αλλαγές στο εσωτερικό μιας μπαταρίας ιόντων λιθίου καθώς αυτή γερνάει και ενεργοποιούν την αυτοεπιδιόρθωσή της όταν χρειάζεται. Στόχος είναι να διπλασιαστεί η διάρκεια ζωής των μπαταριών και, κατ’ επέκταση, η διάρκεια ζωής των ηλεκτρικών οχημάτων.
Ενεργοποιητές
Η ομάδα Phoenix στοχεύει να προχωρήσει περαιτέρω εισάγοντας προηγμένους αισθητήρες και ενεργοποιητές. Μερικοί από αυτούς θα ανιχνεύουν πότε η μπαταρία διαστέλλεται, άλλοι θα δημιουργούν έναν χάρτη θερμότητας και μερικοί θα παρακολουθούν για επικίνδυνα αέρια όπως υδρογόνο ή μονοξείδιο του άνθρακα.
Όλοι αυτοί οι αισθητήρες θα παρέχουν ένα σύστημα έγκαιρης προειδοποίησης για την υγεία της μπαταρίας. Όταν ο εγκέφαλος της μπαταρίας αποφασίσει ότι χρειάζεται επιδιόρθωση, ενεργοποιείται η επούλωση. Αυτό θα μπορούσε να σημαίνει, για παράδειγμα, επαναφορά της μπαταρίας στο σωστό σχήμα ή εφαρμογή στοχευμένης θερμότητας για την ενεργοποίηση μηχανισμών αυτοεπιδιόρθωσης στο εσωτερικό της.
«Η ιδέα είναι ότι υπό θερμική επεξεργασία κάποιος μοναδικός χημικός δεσμός θα ανακάμψει», δήλωσε ο Σούφου, χημικός μπαταριών στο CSEM, ο οποίος εργάζεται επίσης στο Phoenix.
Μία άλλη προσέγγιση αυτοθεραπείας χρησιμοποιεί μαγνητικά πεδία για να διασπάσει τους δενδρίτες, διακλαδίζοντας μεταλλικές δομές που σχηματίζονται στα ηλεκτρόδια της μπαταρίας κατά τη φόρτιση και μπορούν να προκαλέσουν βραχυκυκλώματα και βλάβες.
Μείωση του μεγέθους
Οι ερευνητές του Phoenix Λιού Σούφου και Γιοχάνες Ζίγκλερ στοχεύουν επίσης στην αύξηση της αυτονομίας των ηλεκτρικών οχημάτων και στη μείωση του μεγέθους των μπαταριών.
«Προσπαθούμε να αναπτύξουμε μπαταρίες επόμενης γενιάς με υψηλότερη ενεργειακή πυκνότητα», δήλωσε ο Σούφου. Αυτό σημαίνει ότι ένα ηλεκτρικό όχημα θα απαιτούσε μικρότερη μπαταρία, κάτι που θα το έκανε ελαφρύτερο και θα του επέτρεπε να κινείται περισσότερο με μία μόνο φόρτιση.
Μία στρατηγική είναι η αντικατάσταση του γραφίτη, του υλικού που χρησιμοποιείται στα μολύβια, με πυρίτιο, το οποίο βρίσκεται κάπου ανάμεσα στα μέταλλα και τα μη μέταλλα.
Ωστόσο, ενώ η φόρτωση μιας μπαταρίας με αισθητήρες είναι εξαιρετική για την παροχή πληροφοριών σχετικά με την κατάσταση της υγείας της, αυξάνει επίσης το κόστος. Ως εκ τούτου, η ομάδα επικεντρώνεται στον εντοπισμό των τεχνολογιών που προσφέρουν επαρκή οφέλη για να δικαιολογήσουν το κόστος των ηλεκτρικών οχημάτων.
Η έρευνα σε αυτό το άρθρο χρηματοδοτήθηκε από το πρόγραμμα «Horizon» της ΕΕ
Άρθρο του Anthony King – 17 Ιουλίου 2025 | Πηγή: https://projects.research-and-innovation.ec.europa.eu/en/horizon-magazine/self-repairing-batteries-promise-longer-life-and-range-electric-cars – 10/9/2025
