4 dni temu
Naukowcy z Uniwersytetu Kolorado dokonali przełomowego odkrycia, które może znacząco wpłynąć na przyszłość baterii litowo-jonowych, używanych m.in. w samochodach elektrycznych i telefonach komórkowych. Dzięki badaniom przeprowadzonym przy użyciu zaawansowanego źródła promieni rentgenowskich, Advanced Photon Source, w laboratoriach Argonne National Laboratory, badacze zidentyfikowali najważniejszy czynnik odpowiedzialny za przedwczesne starzenie się tych baterii.
Rola wodoru w degradacji baterii
Zespół badawczy pod kierownictwem Michaela Toney’a odkrył, iż główną przyczyną spadku wydajności baterii litowo-jonowych jest migracja cząsteczek wodoru pochodzących z elektrolitu, który oddziela dwie elektrody. Wodór przenika do katody, zajmując przestrzeń, która normalnie powinna być dostępna dla jonów litu, co z czasem prowadzi do zmniejszenia pojemności baterii. W efekcie, w miarę użytkowania, pojazdy elektryczne wyposażone w tego typu baterie mają coraz krótszy zasięg, a urządzenia mobilne, takie jak telefony, wymagają częstszego ładowania.
Choć odkrycie to nie przynosi od razu rozwiązania problemu, otwiera nowe ścieżki badawcze. Inżynierowie i naukowcy mogą teraz skupić się na znalezieniu sposobów zapobiegania migracji wodoru lub wypracowaniu nowych technologii, które zminimalizują jego negatywny wpływ na pojemność baterii.
Potencjalne kierunki rozwoju
Jednym z możliwych rozwiązań, nad którymi mogą pracować naukowcy, jest stworzenie specjalnych powłok na katodach, które będą odpychać cząsteczki wodoru, jednocześnie pozwalając na swobodny przepływ atomów litu. Alternatywnie, można poszukiwać nowych rodzajów elektrolitów, które nie będą emitować wodoru. Odkrycie to daje nową wiedzę, którą można wykorzystać do poprawy konstrukcji baterii, co może przyspieszyć postęp w opracowywaniu bardziej wydajnych i trwałych ogniw.
Problemy z wymianą kobaltu
Dotychczasowe próby poprawy żywotności baterii koncentrowały się na poszukiwaniu nowych materiałów na katody, z dużym naciskiem na zastąpienie kobaltu. Wymiana kobaltu jest kluczowym celem, nie tylko ze względu na jego wysoką cenę, ale także z powodu kontrowersji związanych z wydobyciem tego surowca, które nierzadko odbywa się w warunkach łamania praw człowieka. Mimo tych wysiłków, w wielu przypadkach osiągnięto rezultaty odwrotne od oczekiwanych – zamiast wydłużenia żywotności, pojemność baterii zmniejszała się szybciej w porównaniu z tradycyjnymi katodami zawierającymi kobalt.
Nadzieja na przyszłość
Chociaż do wprowadzenia komercyjnych rozwiązań jeszcze daleka droga, odkrycie zespołu z Uniwersytetu Kolorado może przyspieszyć prace nad bateriami o dłuższej żywotności. Dzięki lepszemu zrozumieniu mechanizmów starzenia się ogniw litowo-jonowych, naukowcy i inżynierowie mają szansę opracować baterie, które będą bardziej wydajne i wytrzymałe, a tym samym przyczynią się do zmniejszenia częstotliwości ładowania samochodów elektrycznych oraz urządzeń mobilnych. To istotny krok na drodze do rozwoju technologii, która ma potencjał zrewolucjonizować rynek energetyczny i mobilny w nadchodzących latach.
Rozwój nowych rozwiązań technologicznych opartych na wynikach tych badań może znacząco wpłynąć na postęp w zakresie magazynowania energii oraz przyczynić się do dalszej popularyzacji pojazdów elektrycznych i urządzeń o dłuższym czasie pracy na jednym ładowaniu.
