Technologia akumulatorów litowo-siarkowych właśnie zrobiła wielki krok naprzód. W opublikowanych niedawno badaniach w czasopiśmie Nature, zespół naukowców z Chin i Niemiec ogłosił opracowanie ogniwa zdolnego do utrzymania 80 proc. swojej pierwotnej pojemności nawet po 25 000 cyklach ładowania. To wynik, który wielokrotnie przewyższa żywotność współczesnych baterii litowo-jonowych, które zaczynają tracić wydajność już po 1000 cyklach.
Czytaj też: Ten akumulator pobije rekord zasięgu i wytrzyma nawet 20 tysięcy cykli ładowania
Klucz do sukcesu tkwi w stałym elektrolicie oraz specjalnej mieszance chemicznej, która minimalizuje tradycyjne problemy siarki – niską przewodność i reakcje chemiczne prowadzące do degradacji.
Nowy akumulator litowo-siarkowy na całe życie? To możliwe
Siarka od dawna uważana jest za obiecującą alternatywę dla krzemu w produkcji ogniw chemicznych. Jest tania, obfita w przyrodzie i ma zdolność magazynowania większej energii od litu. Siarka ma jednak niefortunną tendencję do reagowania z litem, tworząc związki pośrednie, które rozpuszczają się w większości ciekłych elektrolitów. Nie jest to idealne rozwiązanie, ponieważ prowadzi do nieefektywności, w tym samorozładowania i szybkiej degradacji pojemności.
Czytaj też: Rewolucja w świecie akumulatorów. Nowa technologia wydłuży zasięg EV aż sześć razy!
To znacznie ograniczało żywotność ogniw litowo-siarkowych do kilkuset cykli. Ale dwa niezależne zespoły badawcze – z Niemiec i Chin – znalazły sposób na rozwiązanie tych problemów. Uczeni użyli stałego elektrolitu o porowatej strukturze, który umożliwia przepływ jonów, ale jednocześnie ogranicza rozprzestrzenianie się niepożądanych związków siarkowych. Uzyskano to poprzez opracowanie szklistej mieszanki boru, siarki, litu, fosforu i jodu. Ten ostatni okazał się “tajemniczym sosem”, przyspieszając transfer elektronów poprzez reakcje redoks i zwiększając szybkość reakcji na elektrodach.
Nowy akumulator wykazał imponujące osiągi. Nawet w ekstremalnych warunkach, przy ładowaniu w temperaturze 50oC i w zaledwie minutę, zachowała połowę swojej pojemności w porównaniu z wolniejszym ładowaniem. Co więcej, po 25 000 cyklach ładowania nadal utrzymywała 80 proc. pierwotnej pojemności.
To przełomowe osiągnięcie, które może zmienić sposób magazynowania energii na świecie. Choć technologia może nie być jeszcze odpowiednia dla kompaktowych urządzeń, takich jak smartfony, laptopy czy samochody elektryczne, doskonale sprawdzi się w systemach magazynowania energii odnawialnej, które wymagają trwałości i szybkiego ładowania.
Mimo przełomowego charakteru tej technologii, przed naukowcami stoi jeszcze wiele wyzwań. W badaniach użyto specyficznych materiałów, takich jak folia metalowa z litu i indu, które mogą nie być praktyczne na skalę przemysłową. Dodatkowo, pełna ocena gęstości energii oraz efektywności wagowej i objętościowej baterii wymaga dalszych analiz.