Baterije, ki so trikrat lažje, zdržijo pa vsaj še enkrat več?
Litij-ionske baterije danes napajajo vrsto naprav, od telefonov in električnih vozil do satelitov. A kljub temu, da nas je ta tip baterij pripeljal v 21. stoletje, ima nekaj slabosti, zato se znanstveniki trudijo poiskati čim boljši nadomestek. Pri Slovencu smo že pisali o eni izmed takih alternativ, danes pa si bomo pogledali še litij-žveplove baterije.
Litij-žveplove baterije so visoko na seznamu baterij prihodnosti, saj so izdelane iz cenejših in okolju prijaznejših materialov kot litij-ionske. Imajo tudi večjo zmogljivost shranjevanja energije, kar pomeni tudi lažje baterije, in dobro delujejo pri veliko nižjih temperaturah. Poleg tega je pri takih baterijah tudi veliko manj verjetno, da bi povzročile vžig.
Po drugi strani pa imajo kratko življenjsko dobo. Med cikli, ko se litij-žveplova baterija prazni in polni, nastajajo različni materiali, ki povzročajo različne težave. Pravzaprav je življenjska doba takih baterij v primerjavi z litij-ionskimi manjša za približno polovico.
Vir slike: Motor Trends.
Da bi to rešili, je ekipa znanstvenikov iz Drexel Univerze v ZDA preizkušala nove pristope s spreminjanjem spojin v katodi baterije, so zapisali na portalu Freethink.
Njihov cilj je bil upočasniti kemično reakcijo, ki ustvarja polisulfide, ko se baterija polni in izprazni. Ti kristali odstranijo žveplo iz elektrode, kar posledično pomeni veliko izgubo zmogljivosti baterije. Če bi to upočasnili, bi lahko litij-žveplove baterije zdržale dlje.
Namesto tega pa so »pomotoma« našli posebno kemično fazo žvepla, ki lahko dejansko ustavi razgradnjo baterije. To kemično fazo so v laboratoriju do zdaj opazili le pri temperaturah nad 95 stopinj Celzija. To je bilo prvič, da so jo zabeležili pri sobni temperaturi.
Vir slike: Lyten.
V bateriji ta faza popolnoma ustavi proizvajanje polisulfidov, ki so krivi za kratko življenjsko dobo. Znanstveniki so baterijo izpostavili kar 4.000 ciklom polnjenja in praznjenja, pri tem pa niso zaznali nobenega padca zmogljivosti. To pomeni, da lahko litij-žveplova baterija zdrži vsaj dvakrat dlje kot litij-ionska, kjer je navadno število ciklov omejeno na 2.000. Ta nova kemijska faza žvepla ima tudi druge prednosti, kot je veliko manjša možnost za vžig ali eksplozijo.
Kot pri večini naključnih odkritij, znanstveniki še niso točno ugotovili, kaj se je dejansko zgodilo. Še vedno ne vedo, zakaj nastane ta faza žvepla ali kako zagotoviti, da obstane. Zato so potrebne nadaljnje raziskave, da bi razvili zanesljivo baterijo, ki jo je mogoče uporabiti v računalnikih, električnih avtomobilih in podobno.
Vse te prednosti litij-žveplovih baterij namreč pomenijo veliko hitrejša in učinkovitejša električna vozila z dosegom na tisoče kilometrov po podobni ceni kot današnja. Taka vozila bi lahko bila uporabna tudi 10 ali več let, brez da bi bila potrebna zamenjava baterije. S tem bi tudi drastično znižali nabiranje odpadnih baterij.
Vir slike: Chemistry Talk.
Poleg tega bodo imela letala, tovorna plovila in potniški trajekti na voljo tehnologijo, ki jim bo lahko omogočila prehod na 100-odstotni električni pogon. Prihranek teže, dolga življenjska doba in konkurenčna cena bodo pomenili, da lahko ti sektorji končno dosežejo svoje nizkoogljične cilje.
Litij, žveplo in druge materiale, iz katerih je izdelan ta nov tip baterije, lahko najdemo v velikih količinah po vsem planetu. Tako lahko proizvajalci drastično zmanjšajo vpliv rudarjenja na okolje in razvijejo močnejšo dobavno verigo.
Ekipa znanstvenikov z Drexel Univerze pa že raziskuje možnost uporabe tega preboja za izdelavo natrij-žveplovih baterij. Z odpravo litija lahko naredijo baterije še bolj okolju prijazne in odpravijo težave v dobavnih verigah.
Powered by Contextual Related Posts
