Znajdź zawartość

Baterie litowo-jonowe są powszechnie wykorzystywane w wielu otaczających nas urządzeniach, trafiają też to samochodów elektrycznych. Jednak technologia ta zbliża się do granicy, poza którą nieopłacalne stanie się zwiększanie pojemności tego typu urządzeń. Standardowa bateria litowo-jonowa korzysta z grafitowej anody oraz katody z tlenku litu i kobaltu. Głównym czynnikiem ograniczającym gęstość energii tych baterii jest katoda. Każdy chce zwiększyć ilość litu, dzięki czemu zwiększy się ilość przechowywanej energii - mówi profesor Peter Bruce z University of St. Andrews w Wielkiej Brytanii. Problem w tym, że wraz ze zwiększaniem katody, zwiększą się rozmiary i waga baterii. Rozwiązaniem problemu jest, zdaniem Bruce'a, zapożyczenie pomysłu z baterii cynkowo-tlenowych. Tego typu baterie, używane w aparatach słuchowych, działają dzięki reakcji cynku z tlenem z powietrza. Bruce ze swoim zespołem stworzyli więc baterię, w której wyeliminowano tradycyjną katodę, zastępując ją lekkim porowatym węglem. Podczas pracy, tlen z powietrza przechodzi przez membranę do porowatego węgla, gdzie reaguje z jonami litu z elektrolitu oraz elektronami z zewnętrznego obwodu, tworząc stały tlenek litu, który wypełnia pory w węglu. Podczas ładowania baterii, tlenek litu ulega rozpadowi, jony litu wracają do elektrolitu, tlen zostaje uwolniony do atmosfery, a pory w węglu znowu są otwarte. Dzięki temu, że jeden z elementów koniecznych do reakcji - tlen - jest pobierany z zewnątrz baterii, w samym urządzeniu nie trzeba zamykać wszystkiego, co potrzebne do jej pracy. To czyni ją lżejszą. Już w tej chwili prototypowa bateria zespołu Bruce'a jest w stanie przechować 400 miliamperogodzin na gram wagi. To ośmiokrotnie więcej niż baterie używane obecnie w telefonach komórkowych. Możliwe jest jeszcze większe upakowanie energii tak, by było jej 10-krotnie więcej, niż w bateriach litowo-jonowych. Profesor Bruce mówi jednak, że w przyszłości, gdy baterie litowo-jonowe zostaną udoskonalone, jego bateria będzie oferowała tylko dwukrotnie lepszą pojemność. Teraz zespół Bruce'a pracuje nad stworzeniem nie prototypu, a funkcjonującej baterii litowo-powietrznej.

W ciągu ostatnich kilku lat często słyszeliśmy o kłopotach z bateriami, które zapalały się czy wybuchały niszcząc sprzęt elektroniczny oraz raniąc użytkowników. Niemieccy naukowcy znaleźli rozwiązanie tego typu problemów. Akademicy z Fraunhofer Institute opracowali baterię litowo-jonową, w której płynny palny elektrolit zastąpiono polimerowym niepalnym. To znacznie zwiększa bezpieczeństwo baterii litowo jonowych. Co więcej, jako że zastosowaliśmy substancję stałą, znika problem cieknących baterii - mówi doktor Kai-Christian Möller, szef zespołu badawczego. Do produkcji nowych baterii wykorzystano stworzony we Fraunhofer Institute hybrydowy (organiczno-nieorganiczny) polimer o nazwie Ormocer. To bardzo elastyczna substancja, którą można dostosować do własnych celów. Zwykle w przypadku polimeru, im jest on bardziej sztywny, tym słabiej przewodzi prąd. Właściwościami Ormocenu można jednak manipulować, właśnie dzięki temu, że jest materiałem hybrydowym. Co prawda prototypowa bateria litowo-jonowa ze stałym elektrolitem już istnieje, jednak na rynek trafi ona za trzy do pięciu lat.