Rewolucyjne, tanie i ekologiczne: Przyszłość szybkiego ładowania dzięki bezanodowym bateriom sodowym ukazana

WarsawNaukowcy z University of Chicago Pritzker Molecular Engineering oraz UC San Diego dokonali przełomu w technologii baterii. Zespół kierowany przez prof. Y. Shirley Meng stworzył pierwszą na świecie bateryjną anodę sodową bez stałego stanu. Ten innowacyjny akumulator jest czystszy i tańszy niż baterie litowo-jonowe, ponieważ sód jest bardziej powszechny i mniej kosztowny niż lit. Ładuje się szybko i może obniżyć koszty pojazdów elektrycznych oraz systemów magazynowania energii.

Tradycyjne baterie litowo-jonowe mają różne problemy:

Lit jest drogi, ponieważ nie jest powszechny. Wydobycie litu szkodzi środowisku. Większość światowych zasobów litu znajduje się w zaledwie kilku miejscach.

Sód jest bardziej powszechny i przyjazny dla środowiska. Można go uzyskać z wody morskiej oraz wydobycia sody kalcynowanej, co czyni go odpowiednim do powszechnego zastosowania. Innowacja zespołu również rozwiązuje problemy z tradycyjnymi bateriami.

W standardowej baterii jony przemieszczają się z jednej części zwanej anodą, przez płyn zwany elektrolitem, do innej części, zwanej katodą. Baterie bezanodowe eliminują anodę i przechowują jony bezpośrednio na kolektorze prądowym. Taki projekt może zwiększyć magazynowanie energii i obniżyć koszty, lecz wiąże się również z wyzwaniami, takimi jak zapewnienie dobrej łączności między elektrolitem a kolektorem prądowym.

Zobacz również:

Dzisiaj · 07:58

Technologia ASR dla osób z chorobą Parkinsona zyskuje precyzję

Ciekłe elektrolity rozwiązują problemy z kontaktami, ale mogą prowadzić do tworzenia się warstwy zwanej międzyfazą elektrodową, która zmniejsza wydajność baterii z czasem. Natomiast elektrolity stałe unikają tego problemu, ale nie zapewniają dobrego kontaktu. Naukowcy rozwiązali to, stosując nowy kolektor prądowy wykonany z proszku aluminiowego. Proszek ten jest mocno prasowany pod wysokim ciśnieniem, rozpoczynając jako miękki, by następnie stać się stały. Dzięki temu zapewniono dobry kontakt z elektrolitem i efektywne cyklowanie baterii.

Nowy projekt baterii zespołu sprawdzał się dobrze przez kilkaset cykli użytkowania, co czyni go obiecującym rozwiązaniem dla przyszłych technologii magazynowania energii. Grayson Deysher, doktorant z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego i główny autor badania opublikowanego w czasopiśmie Nature Energy, podkreślił, że po raz pierwszy udało się skutecznie połączyć koncepcje sodu, stanu stałego i bezanodowości.

Nowa bateria sodowa w stanie stałym odgrywa kluczową rolę w produkcji większej ilości baterii. Pomaga nam ona przechodzić z użycia paliw kopalnych na odnawialne źródła energii. Profesor Meng zaznaczył, że do zasilania USA przez jedną godzinę potrzebujemy jednej terawatogodziny energii. Dla przyszłości opartej na zrównoważonej energii potrzebujemy kilkaset terawatogodzin baterii. Ta nowa bateria jest kluczowym elementem tego planu.

Badacze Meng i Deysher złożyli wniosek o patent na swoje odkrycie. Wyobrażają sobie przyszłość, w której dostępne będą różnorodne, czyste i przystępne cenowo opcje baterii. Ich badania były finansowane przez Narodową Fundację Nauki w ramach grantu Partners for Innovation. Ten postęp wydaje się obiecujący w kontekście tworzenia bardziej zrównoważonych i wydajnych magazynów energii, co jest korzystne zarówno dla środowiska, jak i gospodarki.