Wydajna i lekka bateria z kuchennym cukrem

Zwykły cukier kuchenny, wykorzystany jako stabilizator elektrod w baterii litowo-siarkowej, to coś, o czym zdecydowanie warto wspomnieć.

Lżejsze i wydajniejsze niż Li-Ion

Twórcami tej niezwykłej baterii są australijscy naukowcy z Monash Energy Institute w Melbourne. Udało im się stworzyć baterie litowo-siarkowe, które są lżejsze i bardziej wydajne od najpopularniejszych obecnie baterii litowo-jonowych. Według badań akumulatory wykorzystujące lit i siarkę mogą zgromadzić od 2 do 5 razy więcej energii niż akumulatory Li-Ion. Problem w tym, że elektrody znajdujące się w nich bardzo szybko ulegają degradacji – wykonana z litu elektroda ujemna zostaje zanieczyszczona siarką, zaś siarkowa elektroda dodania – rozszerza się i kurczy, przez co szybko się ulega uszkodzeniu.

Udoskonalona siarkowa elektroda

Australijczycy z MEI już od dawna prowadzą prace nad udoskonaleniem litowo-siarkowej wersji akumulatora. Przed rokiem udało im się tak zmodyfikować strukturę siarkowej elektrody, że przestała ona się rozszerzać i zmieniać kształt, a co za tym idzie – niszczyć.  W tym roku poszli o krok dalej. Wykorzystując wyniki badań z 1998 r. dotyczących geochemicznego zjawiska, w którym substancje zawierające cukier opierają się degradacji w osadach geologicznych, tworząc silne wiązania chemiczne z siarczkami.

Obiecujące testy

Po przetestowaniu stworzonych prototypów ogniw okazało się, że mają one żywotność co najmniej 1000 cykli przy jednoczesnej o wiele większej pojemności niż równoważne im akumulatory litowo-jonowe. Dzięki temu każde ładowanie trwa dłużej, co wydłuża żywotność baterii. W dodatku jej produkcja nie wymaga egzotycznych, toksycznych ani drogich materiałów. Dzięki temu zespołowi pracującemu pod kierunkiem prof. Mainaka Majumdera udało się wyeliminować właściwie wszystkie znane problemy z siarkową katodą.

Pozostaje jeszcze do rozwiązania kwestia ochrony metalowej anody litowej przed degradacją, nad czym zespół pracuje właśnie teraz.

Przyszłość elektryków?

Nowe, lżejsze i bardziej wydajne, a jednocześnie stabilne akumulatory to szansa na wiele pozytywnych zmian w otaczającym nas świecie. Po pierwsze, ze względu na wydajność umożliwia powstanie dużych pojazdów elektrycznych, jak autobusy czy ciężarówki, pokonujące długie trasy (np. z Melbourne do Sidney, czyli blisko 880 km, na jednym ładowaniu! Po drugie, jak przewiduje prof. Majdumer, ze względu na lekkość pomoże unowocześnić drony, w których istotnym parametrem jest waga.

Producent już jest

Co ciekawe, jest już potencjalny producent akumulatorów litowo-siarkowych. To firma Enserv Australia. – Chcielibyśmy wykorzystać tę technologię, aby wejść na rosnący rynek pojazdów elektrycznych i urządzeń elektronicznych – mówi Mark Gustowski, dyrektor zarządzający. – Planujemy wyprodukować pierwsze baterie litowo-siarkowe w Australii przy użyciu australijskiego litu w ciągu około pięciu lat. Warto dodać, że Australia jest największym na świecie producentem litu, a Enserv to firma zajmująca się badaniami i innowacjami w dziedzinie energii.

Anoda

Źródło: Monash University