Dodatek cukru usprawnił baterie

Naukowcy z Monash Energy Institute, na łamach pisma „Nature Communications” donoszą, że udało im się otrzymać nowe baterie, które mają konkurować z akumulatorami litowo-jonowymi, stosowanymi niemal wszędzie - w elektronice, motoryzacji czy lotnictwie.

„W czasie krótszym niż 10 lat technologia ta może doprowadzić do powstania takich pojazdów, jak np. elektryczne autobusy czy ciężarówki, pokonujące drogę z Melbourne do Sydney bez ładowania. Pozwoli też na unowocześnienie transportowych czy rolniczych dronów, w których kluczowa jest waga” - mówi główny autor pracy prof. Mainak Majumder.

W teorii baterie siarkowo-litowe, nad którymi pracują badacze z Australii, mogą zgromadzić aż od 2 do 5 razy więcej energii niż litowo-jonowe tej samej wagi. Niestety działające w nich elektrody szybko ulegały degradacji. Dodatnia elektroda siarkowa nieustannie się rozszerzała i kurczyła, co prowadziło do jej uszkodzeń, a ujemna - litowa ulegała zanieczyszczeniu siarką.

W ubiegłym roku australijski zespół poradził sobie z pierwszym problemem - modyfikacja struktury siarkowej elektrody zapobiega zmianom jej kształtu i czyni ją bardziej dostępną dla litu. Drugi kłopot rozwiązała glukoza, która stabilizuje siarkę w elektrodzie i zapobiega jej osadzaniu się na elektrodzie drugiej - litowej.

Baterie już w obecnej formie dają powody do dużego optymizmu - działają nawet po tysiącu cyklach ładowania, przy czym nadal przechowują dużo więcej energii, niż baterie litowo-jonowe. Jednocześnie produkcja nowych akumulatorów nie wymaga użycia rzadkich, toksycznych, czy drogich materiałów.

Do powstania wynalazku przyczyniła się inspiracja geochemiczny zjawiskiem, w którym zawierające cukry substancje chronią przed degradacją pewne osady, łącząc się właśnie ze związkami siarki.

„Podczas gdy większość wyzwań dotyczących katody już rozwiązaliśmy, nadal pozostaje miejsce dla dalszych ulepszeń w ochronie metalowej anody litowej, tak aby możliwe było szerokie wprowadzenie tej technologii. Tego typu innowacje mogą czekać tuż za rogiem” - mówi współautorka dokonania dr Mahdokht Shaibani.

Nowe akumulatory w niedalekiej przyszłości chce produkować firma Enserv Australia. „Będziemy chcieli wykorzystać tę technologię, aby wejść na rynek elektrycznych pojazdów i urządzeń elektronicznych” - zapowiada Mark Gustowski, dyrektor zarządzający firmy. Pierwsze litowo-siarkowe baterie jego firma planuje wyprodukować w Australii w ciągu pięciu lat.

Więcej informacji na stronach: https://www.nature.com/articles/s41467-021-25612-5?proof=tr oraz https://www.monash.edu/news/articles/a-spoonful-of-sugar-opens-a-path-to-longer-lasting-lithium-sulfur-batteries (PAP)

Marek Matacz

mat/ zan/