Nieduża firma Fluidic Energy założona na Arizona State University planuje budowę baterii nowego typu, których pojemność będzie 11 razy większa niż baterii litowo-jonowych. Co więcej koszt produkcji nowych ogniw to tylko jedna trzecia kosztów produkcji akumulatorów li-ion. W zrealizowaniu planów i uruchomieniu produkcji naukowcom ma pomóc grant z Departmentu Energii Stanów Zjednoczonych, w wysokości 5,13 milionów dolarów.
Ogniwa „Metal-Air Ionic Liquid” zaprojektował profesor inżynierii materiałowej Uniwersytetu Stanowego w Arizonie Cody Friesen. On również, razem z innymi naukowcami, założył firmę Fluidic Energy, która miałaby takie baterie zbudować. Kluczem do nowej technologii magazynowania energii jest to, że jako elektrolity wykorzystywane są ciecze jonowe. Rozwiązanie takie mogłyby pomóc w przezwyciężeniu niektórych istotnych problemów poprzednich typów baterii metalowo-powietrznych. W przeszłości akumulatory takie budowano zwykle z elektrolitów na bazie wody, ale ze względu na parowanie wody, baterie przedwcześnie się rozładowywały.
Ciecze jonowe to płynne w temperaturze pokojowej sole. Ich zaletą jest to, że nie parują. W porównaniu do wody, takie ciekłe elektrolity są bardziej lepkie, ale wystarczająco dobrze przewodzą prąd elektryczny. Wyzwaniem będzie znalezienie niedrogich cieczy jonowych, które sprawdzą się w nowych, wysokowydajnych bateriach. Zespół prof. Friesena ciągle bada różne rozwiązania – nie opracowano jeszcze konkretnego elektrolitu.
Nowe baterie metalowo-powietrzne oprócz dłuższego czasu pracy mają też inne zalety. Akumulator charakteryzuje się lepszą stabilnością elektrochemiczną, co oznacza, że możliwe stanie się wykorzystanie materiałów, które posiadają większą gęstość energii niż cynk. Friesen i jego zespół badawczy liczy na osiągnięcie gęstości energii w zakresie od 900 do 1600 watogodzin na kilogram. - Taka gęstość sprawi, że pojazdy elektryczne będą mogły pokonać od 650 do 800 kilometrów na jednym ładowaniu - zaznacza profesor. Gęstość energii w dziś stosowanych ogniwach nie przekracza 160 Wh/kg.
Ważnym rozwiązaniem jest także porowate rusztowanie elektrody. Taka budowa zapobiegać ma powstawaniu krystalicznych struktur – dendrytów – które występują na elektrodach podczas ładowania, ograniczając liczbę cykli ładowania i zmniejszając żywotność akumulatora.
- Nie twierdzę, że mamy już gotowe przełomowe baterie, ale jeżeli nam się uda, to rzeczywiście będziemy musieli zmienić nasz sposób myślenia o magazynowaniu energii – dodaje Friesen.
Przemysław Goławski