חוקרי IBM המציאו סוללה ממי ים וללא מתכות כבדות

הסוללה החדשה, המבוססת על חומרים ייחודיים שאינם דליקים או מזהמים את הסביבה, הוכיחה במעבדה ביצועים טובים יותר מסוללות ליתיום-יון המוכרות, בין היתר טעינה ל-80% תוך חמש דקות

מעבדות המחקר של IBM פיתחו סוג חדש של סוללה שאינה משתמשת במתכות כבדות ועשויה לחולל שינוי סביבתי עמוק בתשתיות האנרגיה והטכנולוגיה. הסוללה החדשה, המבוססת על חומרים ייחודיים שאינם דליקים או מזהמים את הסביבה, הוכיחה במעבדה ביצועים טובים יותר מסוללות ליתיום-יון המוכרות, בין היתר טעינה ל-80% תוך חמש דקות.

כיום, לצורך ייצור סוללות לצרכים שונים – החל מכלי רכב ועד רשתות אנרגיה חכמות – יש צורך בשימוש במתכות כבדות כמו ניקל וקובלט. מדובר בחומרים שהפקתם גורמת לנזק סביבתי כבד, שהשימוש שלהם טומן סיכוני התלקחות, ושבסוף חייהם מהווים פוטנציאל לזיהום סביבתי כבד. תעשיית כריית הקובלט למשל, שברובה מתבצעת במרכז אפריקה, נתונה תחת ביקורת בינלאומית חריפה בשל המוניטין שלה כתעשייה נצלנית כלפי עובדים, הנאלצים לכרות את החומרים בתנאים קשים, ולעיתים בידיים חשופות.

כעת, בזכות שימוש בשלושה חומרים חדשניים שמעולם לא תועד שילוב שלהם בסוללה, צוות החוקרים של IBM גילה תהליך כימי ייחודי שיכול לשמש לייצור סוללות שאינן זקוקות למתכות כבדות או חומרים אחרים ממקורות מפוקפקים. את החומרים החדשניים ניתן להפיק ממי ים בתהליכים סביבתיים, ללא צורך בכרייה, פגיעה בסביבה או ניצול עובדים.

ההבטחה במקרה הזה אינה תלויה רק בזכות החומרים החדשניים אלא גם בזכות פוטנציאל הביצועים שלה הסוללה החדשנית. בבדיקות ראשוניות הוכח שניתן לייעל את ביצועיה מעבר לביצועים המוכרים של סוללות ליתיום-יון (lithium-ion) במספר קטגוריות, לרבות עלויות נמוכות יותר, זמן טעינה מהיר יותר, צפיפות אנרגיה גבוהה יותר, יעילות אנרגטית וסף התלקחות נמוך.

עיצוב הסוללה מבוסס על חומר קתודה נטול קובלט וניקל, ואלקטרוליט נוזלי בטוח עם נקודת הבזק (flash point) גבוהה. שילוב ייחודי זה של הקתודה והאלקטרוליט גם מתנהג שונה בעת טעינה באופן המפחית סיכון להתלקחות, שנחשבת לרוב כחסרון משמעותי של שימוש בליתיום.

בתהליך המחקר השתמשו חוקרי IBM בטכניקת בינה מלאכותית הנקראת העשרה סמנטית, כדי לשפר עוד יותר את ביצועי הסוללה על ידי זיהוי חומרים בטוחים וביצועים גבוהים יותר. באמצעות טכניקות למידת מכונות יכולים היו החוקרים להגיע לתובנות ממיליוני נתונים ולהאיץ את קצב החדשנות בתחום המחקר החשוב הזה.
תגלית זו טומנת בחובה פוטנציאל משמעותי לסוללות רכב חשמלי. בדיקות מראות כי דרושות פחות מחמש דקות כדי שהסוללה – בתצורת הספק גבוה – תגיע למצב של 80 אחוז טעינה. בשילוב עם העלות הנמוכה יחסית של החומרים, המטרה של רכב חשמלי בעל טעינה מהירה ועלות נמוכה עשויה להפוך למציאות.

כמו כן, הסוללה החדשה הפגינה צפיפות אנרגיה גבוהה של יותר מ-800 וולט / ליטר, בדומה לסוללת הליתיום-יון החדישה, ויעילות אנרגיה מעולה של יותר מ-90 אחוז (שמחושבים על פי יחס האנרגיה לפריקת הסוללה מול האנרגיה לטעינת הסוללה). בנוסף, הבדיקות שלנו הראו כי ניתן לתכנן את הסוללה הזו למחזור חיים ארוך, מה שהופך אותה לאופציה עבור יישומי רשת חשמל חכמה ותשתיות אנרגיה חדשות בהן חיי מדף ארוכים ויציבות הם המפתח.

כדי להעביר את הסוללה החדשה הזו מהמעבדה לפיתוח מסחרי, IBM הצטרפה לגוף המחקר והפיתוח של מרצדס בנץ בצפון אמריקה, מרכז גלאס (Glass) – אחד מספקי האלקטרוליטים המובילים בעולם, ולסידוס (Sidus), יצרנית מצברים. תוכניות לפיתוח רחב יותר של סוללה עדיין נמצאות בשלבים ראשוניים אך בחברה מקווים שהאקוסיסטם של תעשיית האנרגיה יירתם לסייע להאצת התהליך.