Pierwsze badania wykazują, że bateria sodowo-litowa jest w stanie wykonać 1000 cykli i zapewnia większą wydajność w pojazdach elektrycznych
Naukowcy z University of Limerick (UL) we współpracy z University of Birmingham opracowali pierwszy kompletny akumulator z podwójnym kationem: technologię łączącą jony litu i sodu w celu stworzenia bardziej wydajnego, stabilnego i zrównoważonego systemu. To osiągnięcie, opublikowane w Nano Energy, stanowi nie tylko przełom techniczny, ale także konkretną obietnicę dla globalnej transformacji energetycznej.
Za projekt odpowiedzialni są profesor nadzwyczajny Hugh Geaney i badacz dr Syed Abdul Ahad, obaj z Wydziału Nauk Chemicznych i Instytutu Bernala UL. Podejście przyjęte w ich pracy stanowi przełom w stosunku do logiki działania konwencjonalnych baterii, wprowadzając formułę, która wykorzystuje najlepsze cechy obu rozwiązań: wysoką pojemność litu oraz dostępność i niską cenę sodu.
Dlaczego ta technologia jest ważna?
Obecne baterie dominujące na rynku – głównie litowo-jonowe – charakteryzują się wysoką wydajnością, ale ich cena środowiskowa i ekonomiczna jest bardzo wysoka. Wydobycie litu, a zwłaszcza kobaltu lub niklu, ma duży wpływ na środowisko i ludzi. Ponadto popyt na te minerały gwałtownie rośnie, co powoduje wzrost cen urządzeń i wywiera presję na ekosystemy i społeczności.
Natomiast sód jest znacznie bardziej obfity (występuje nawet w wodzie morskiej) i mniej kontrowersyjny z geopolitycznego punktu widzenia. Jednak do tej pory baterie sodowe nie oferowały gęstości energetycznej porównywalnej z bateriami litowymi. Oznacza to, że miały mniejszą żywotność lub wymagały więcej miejsca, aby zapewnić taką samą wydajność.
W tym miejscu pojawia się ta innowacja. Łącząc jony sodu i litu w elektrolicie z przewagą sodu, naukowcy stworzyli baterię, która podwaja pojemność konwencjonalnych wersji sodowych, zachowując stabilność cykli powyżej 1000 ładowań. Jest to osiągnięcie, które do tej pory nie zostało zrealizowane w kompletnej komórce wykorzystującej te materiały.
Czystsze i bezpieczniejsze rozwiązanie
Kolejnym kluczowym aspektem jest wyeliminowanie kobaltu. Ten metal, stosowany w wielu bateriach litowych, wiąże się z zagrożeniami dla środowiska, konfliktami pracowniczymi, a nawet wykorzystywaniem dzieci w niektórych krajach produkujących. Bateria opracowana przez UL unika tych krytycznych materiałów, stawiając na prostszą i bardziej dostępną chemię.
Ponadto konstrukcja poprawia bezpieczeństwo termiczne, co ma kluczowe znaczenie w urządzeniach mobilnych lub samochodach elektrycznych, gdzie przegrzanie lub zapalenie się baterii nadal stanowi potencjalny problem. Dzięki swojej konfiguracji system dual-kationowy jest nie tylko bardziej wydajny, ale także bezpieczniejszy w rzeczywistych warunkach użytkowania.
Rzeczywiste zastosowania w drodze
Technologia ta może mieć decydujące znaczenie w sektorze mobilności elektrycznej, gdzie wymagania dotyczące autonomii, bezpieczeństwa i kosztów są bardzo wysokie. Otwiera ona również drzwi do zastosowania w systemach magazynowania stacjonarnego — takich jak te używane do magazynowania energii słonecznej lub wiatrowej — oraz w urządzeniach przenośnych, które wymagają lżejszych i trwalszych baterii.
Zespół bada już kombinacje z nowymi materiałami, takimi jak anody na bazie krzemu lub alternatywne pary jonów, takie jak lit-magnez lub potas-lit, które mogą posunąć tę koncepcję jeszcze dalej. Wszechstronność tego podejścia pozwala dostosować je do różnych skal i potrzeb, od roweru elektrycznego po mikrosieć słoneczną na obszarach wiejskich.
Potencjał.
Ta bateria to nie tylko postęp techniczny. To zdecydowany krok w kierunku bardziej sprawiedliwego i odpornego modelu energetycznego. Jeśli uda się zwiększyć skalę produkcji i zoptymalizować koszty, może ona:
- Zmniejszyć zależność od materiałów krytycznych, takich jak kobalt lub nikiel.
- Zmniejszyć ślad środowiskowy baterii, zwłaszcza w zakresie ich wydobycia i recyklingu.
- Obniżyć koszt pojazdów elektrycznych, czyniąc je bardziej dostępnymi.
- Ułatwić magazynowanie energii odnawialnej, co ma kluczowe znaczenie dla stabilizacji sieci energetycznych opartych na słońcu i wietrze.
- Stymulować gospodarkę o obiegu zamkniętym, ponieważ łatwiej jest poddać recyklingowi i ponownie wykorzystać jej komponenty.
Nie jest to cudowne rozwiązanie, ale skok technologiczny o realnym znaczeniu. W obliczu systemu energetycznego, który wymaga pilnych zmian, innowacje takie jak ta mają ogromne znaczenie. Nie wystarczy bowiem wytwarzać czystą energię: trzeba ją również lepiej magazynować, w sposób bardziej sprawiedliwy i bez narażania naszej planety.
