Zespół naukowców z uniwersytetu w Fudan stworzył baterię, która ma być "tańszą, bezpieczniejszą" alternatywą dla powszechnie wykorzystywanych dziś baterii litowo-jonowych, informuje South China Morning Post. Ich baterię wapniowo-tlenową udało się naładować i rozładować 700 razy w temperaturze pokojowej - to pierwszy taki udany test tego typu baterii.
Dlaczego wynalazek może być przełomowy? Baterie zawierające lit są obecnie powszechnie wykorzystywane: od smartfonów po samochody elektryczne i magazyny energii. Mają dużą gęstość energetyczną, tzn. są w stanie "przechować" dużo energii w stosunku do swojej masy. Jednak niezbędny dla ich produkcji lit jest obarczony szeregiem problemów.
Po pierwsze, jego zasoby są stosunkowo ograniczone, co wpływa też na cenę surowca. Po drugie - znane zasoby są skoncentrowane w kilku krajach. Chwalące się największymi zasobami Chile ma prawie 10 razy tyle litu co piąte pod tym względem Stany Zjednoczone. Sporo litu ma także sąsiednia Argentyna, poza tym Australia oraz Chiny. I tyle. Koncentracja może negatywne wpływać i na ceny, i na bezpieczeństwo dostaw (choć w przyszłości złagodziłby to dobrze działający recykling baterii). Wreszcie wydobycie litu jest dużym obciążeniem dla środowiska, szczególnie zasobów wodnych. Zapotrzebowanie na lit w związku z transformacją energetyczną będzie szybko rosło.
Światowe zasoby wapnia są tysiące razy większe. Oparte o ten metal baterie byłyby tańsze i bardziej dostępne. To pozwoliłoby np. obniżyć ceny samochodów elektrycznych - bateria to nawet 40 proc. kosztu samochodu elektrycznego, choć według prognoz ceny mają w kolejnych latach spadać. Tańsze baterie pomogłyby też niższym kosztem magazynować energię ze źródeł zależnych od pogody, jak farmy wiatrowe i słoneczne.
Technologiczny przełom
Skoro baterie oparte o wapń mogą nieść wiele zalet, to dlaczego nie są powszechne? Ich budowa niesie wiele wyzywań technicznych. Wynalazek chińskich naukowców jest ważny dlatego, że udało im się jedno z nich rozwiązać.
Dotychczas trudności przysparzało stabilne, wielokrotne ładowanie i rozładowywanie baterii w temperaturze pokojowej. Problemem było znalezienie odpowiedniego elektrolitu, czyli substancji pozwalającej na ładowanie i rozładowywanie baterii, która nie powoduje reakcji z wapniem. Takie reakcje szybko zmniejszały możliwości pracy baterii.
Zespołowi z Fudan udało się rozwiązać ten problem. Baterię z opracowanym przez nich elektrolitem można naładować i rozładować 700 razy w temperaturze pokojowej bez znacznej utraty jej właściwości. To wynik porównywalny do obecnie wykorzystywanych akumulatorów litowo-jonowych.
Co więcej, zaprojektowana przez nich bateria może być elastyczna i zginać się do 180 stopni. Naukowcy w ramach testu maszynowo wszyli ją w tkaninę. To daje potencjał do nowych sposobów wykorzystania, np. urządzeń elektronicznych będących częścią ubrań.
Bateria z Fudan to na razie prototyp, który ma swoje ograniczenia i nie jest gotowy do komercyjnego wykorzystania. Ale dalsze prace dają zdaniem naukowców szanse na upowszechnienie tego rozwiązania.
O bateriach wapniowych mogły już słyszeń osoby, które posiadają samochód - bo w sklepach motoryzacyjnych można znaleźć akumulatory wapniowe. To jednak nie to samo, co baterie, nad którymi pracują chińscy naukowcy. Te dostępne dziś w sklepach to zasadniczo standardowe akumulatory kwasowo-ołowiowe, które mają niewielki dodatek z domieszką wapnia. W nowym typie baterii wapń nie jest dodatkiem poprawiającym funkcjonowanie, tylko "sercem" baterii, czyli nośnikiem ładunku.
