Katody LiNiO2. Klucz do dłuższej żywotności akumulatorów?
Odkrycie naukowców z Uniwersytetu Teksańskiego może zrewolucjonizować rynek akumulatorów litowo-jonowych, otwierając drogę do bardziej wydajnych i trwałych baterii.
Problem szybkiej degradacji ogniw opartych na tlenku litu i niklu (LiNiO2), który dotąd uniemożliwiał ich komercjalizację, może w końcu zostać rozwiązany. Dzięki temu technologia ta ma szansę zastąpić akumulatory zawierające drogi i trudnodostępny kobalt.
Reklama
Lit i jego związki odgrywają kluczową rolę w funkcjonowaniu współczesnych urządzeń - od smartfonów po samochody i motocykle elektryczne. Od momentu wprowadzenia pierwszej komercyjnej baterii litowo-jonowej w 1991 roku naukowcy nieustannie pracują nad udoskonaleniem tej technologii. Jednym z najbardziej obiecujących materiałów dla katod jest właśnie LiNiO2, który zapewnia wyższą gęstość energii i może być tańszą alternatywą dla kobaltu. Niestety, dotychczasowy problem nadmiernego zużycia podczas kolejnych cykli ładowania sprawiał, że nie nadawał się on do masowego zastosowania.
Zespół badaczy z Uniwersytetu Teksańskiego w Dallas, w ramach inicjatywy BEACONS (Batteries and Energy to Advance Commercialisation and National Security), postanowił znaleźć rozwiązanie tego problemu. Korzystając z modeli komputerowych, przeanalizowali zachowanie elektronów oraz reakcje chemiczne zachodzące w akumulatorze. Okazało się, że winowajcą są reakcje z udziałem atomów tlenu, które prowadzą do pękania struktury LiNiO2 w katodzie.
Aby temu zapobiec, naukowcy opracowali metodę wzmacniania katod. Ich modele wykazały, że można wykorzystać dodatnio naładowane jony do tworzenia swoistych "filarów" stabilizujących strukturę materiału. Pomysł ten obecnie przechodzi etap testów, a doktorant Matthew Bergschneider, główny autor badania, zajmuje się opracowywaniem prototypów w laboratorium opartym na technologii robotycznej. Celem jest stopniowe doskonalenie procesu, a następnie przejście do masowej produkcji - plan zakłada wytwarzanie setek baterii tygodniowo w ramach BEACONS.
Nowa technologia może oczywiście znaleźć szerokie zastosowanie w różnych sektorach przemysłu, w tym motoryzacji. Jej potencjał może zostać wykorzystany na przykład do rozwoju motocykli elektrycznych, które wymagają wydajnych, trwałych i lekkich akumulatorów. Wzmocnione katody LiNiO2 mogą przyczynić się do poprawy ich zasięgu oraz żywotności, co uczyniłoby jednoślady elektryczne bardziej konkurencyjnymi wobec tradycyjnych pojazdów spalinowych.
Jak wiemy, to ten nieustanny pojedynek, a raczej jego wynik, będzie zwiastunem prawdziwej zmiany. Obecne te zmiany są powolne, bo i technologia pojazdów elektrycznych nie jest jeszcze na tyle zaawansowana, żeby całkowicie zdominować samochody i motocykle o silnikach konwencjonalnych. Ale kiedy to się wreszcie stanie, zmiany mogą zacząć postępować lawinowo. Czy takim kamykiem, który ruszy lawinę, może być odkrycie naukowców z Uniwersytetu Teksańskiego? Czas pokaże.
Komentarze
Pokaż wszystkie komentarze