3 razy trwalsze baterie. Polscy naukowcy opracowali przełomowy elektrolit

W tym artykule:

1. Przełomowy elektrolit z Warszawy
2. Co się zmieni dzięki nowym bateriom
3. Baterie bez fluoru

Dziesięć lat – tyle trwały prace na Politechnice Warszawskiej nad nowym elektrolitem do baterii jonowo-litowych. Badaniami kierował dr. hab. inż. Leszek Niedzicki w grupie prof. Władysława Wieczorka. Dzięki zastosowaniu nowego elektrolitu udało się zwiększyć odporność baterii na wysokie temperatury – powinny poprawnie działać nawet w temperaturze dochodzącej do 90 stopni Celsjusza. Ale ważniejsze wydają się dwie inne kwestie. Baterie z nowym elektrolitem, opracowanym przez zespół Politechniki Warszawskiej, są trzykrotnie trwalsze od współcześnie używanych, a ze względu na mniejsze wymagania w trakcie produkcji, mogą być również tańsze.

Przełomowy elektrolit z Warszawy

– Elektrolit jest o tyle specyficzną składową baterii, że jako jedyny styka się ze wszystkimi pozostałymi komponentami. Z elektrodami, czyli z komponentami odpowiedzialnymi za pojemność baterii, z wyprowadzeniami, z obudową – praktycznie ze wszystkim. Każdy z tych komponentów ma nieco inne właściwości chemiczne, a elektrolit musi być zgodny ze wszystkimi. Poza tym elektrolit nie może modyfikować chemicznie pozostałych składowych, a jednocześnie musi zachować stabilność wobec szerokiego zakresu napięć i również szerokiego zakresu temperatur – wyjaśnia dr hab. inż. Leszek Niedzicki.

Wiąże się to z faktem, że baterie używane są w różnych sytuacjach, nie zawsze w najbardziej służącej im temperaturze pokojowej, czyli w około 20 stopniach Celsjusza. Baterie wykorzystywane choćby w samolotach muszą działać w niskiej temperaturze panującej na wysokości kilku kilometrów. A te wykorzystywane w naszych telefonach czy laptopach powinny działać w upale, wysokim nasłonecznieniu, gdy temperatura wyraźnie przekracza przyjemne 20 stopni Celsjusza.

Do tej pory we wszystkich bateriach litowo-jonowych stosowano jeden elektrolit, który nie jest stabilny w wyższych temperaturach. Został opracowany jeszcze w latach 90. ubiegłego wieku i jest używany do dziś. Teraz specjaliści z Politechniki Warszawskiej opracowali historycznie drugi elektrolit do baterii litowo-jonowych oraz pierwszy europejski elektrolit, który spełnia wszystkie wymagania temperaturowe. Przełomowy elektrolit nosi nazwę LiTDI (4,5-dicyjano-2-(trifluorometylo)imidazolan litu), a twórcy uzyskali na niego dwa patenty europejskie.

Wielka rosyjska katastrofa. Roskosmos ostatecznie wycofuje się z Międzynarodowej Stacji Kosmicznej

Jurij Borisow, który zastąpił na stanowisku szefa Roskosmosu Dmitrija Rogozina, poinformował, że podjęto ostateczną decyzję o wycofaniu się Rosji z projektu Międzynarodowej Stacji Kosmicz...

Co się zmieni dzięki nowym bateriom

– Rozpoczynamy teraz kolejną część przygotowań do komercjalizacji patentów. Francuska firma chemiczna Arkema, prawdziwy gigant na rynku materiałów bateryjnych, rozpoczęła już produkcję soli LiTDI na licencji uzyskanej od Politechniki Warszawskiej. Nowa substancja jest wykorzystywana przy produkcji baterii do smartfonów i samochodów elektrycznych – opowiada naukowiec.

Ważną cechą baterii z nowym elektrolitem jest znaczne poszerzenie zakresu temperatur, w których mogą poprawnie działać. Jest to szczególnie istotne w przypadku samochodów elektrycznych. Praca w szerszym zakresie temperaturowym powoduje, że zwiększa się żywotność baterii. W tym wypadku może zwiększyć się nawet trzykrotnie. Dzięki nowemu elektrolitowi może również zniknąć problem chłodzenia baterii w pojazdach. Im mniej energii wykorzystamy do chłodzenia baterii, tym bardziej zwiększy się zasięg samochodu lub autobusu elektrycznego.

Nowe rozwiązanie ma pozytywny wpływ na środowisko. Im dłużej bateria zachowa swoją sprawność, tym rzadziej będzie musiała być wymieniana. A co za tym idzie, na składowisko trafi mniej niebezpiecznych odpadów. Poza tym niezawodna, pojemna bateria o długiej żywotności to większe zaufanie do technologii elektrycznych. W tej chwili wiele osób obawia się samochodów elektrycznych ze względu na ich niewielki zasięg w porównaniu do aut spalinowych, a także z powodu potencjalnych problemów z żywotnością baterii. Nowe sole opracowane przez polskich naukowców mogą przyczynić się do zmiany tego nastawienia.

Baterie bez fluoru

Naukowcy z Politechniki Warszawskiej chcą pójść nawet dalej i opracować kolejny, jeszcze bardziej ekologiczny elektrolit.

– W europejskim projekcie DESTINY badamy możliwości nowej generacji elektrolitów pozbawionych bardzo toksycznego fluoru. Fluor jest szczególnie niebezpieczny w przypadku pożaru baterii. Wszystko wskazuje, że jesteśmy w stanie uzyskać taki elektrolit. Byłby to kolejny krok w kierunku bezpieczeństwa powszechnie używanych baterii litowo-jonowych – podsumowuje dr hab. inż. Leszek Niedzicki.

Nasz ekspert

Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka

Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Związana z magazynami portali Gazeta.pl oraz Wp.pl. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.