Naukowcy z King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) w Arabii Saudyjskiej dokonali przełomowego odkrycia – nylon może znacząco poprawić wydajność i bezpieczeństwo akumulatorów litowo-metalowych. Ta nowa metoda nie tylko może obniżyć koszty produkcji ogniw, ale także uczynić je trwalszymi i bezpieczniejszymi, otwierając drogę do ich szerszego zastosowania w technologii użytkowej, transporcie i magazynowaniu energii odnawialnej.
Nylon da nam akumulatory przyszłości
Obecnie inżynierowie szukają różnych sposobów na zwiększenie wydajności i bezpieczeństwa akumulatorów litowo-metalowych, także poprzez stosowanie dodatków stabilizujących interfejsy ogniw i zmniejszających straty energii. Zespół KAUST odkrył, że nylon – popularny polimer wykorzystywany m.in. w odzieży – może pełnić funkcję skutecznego dodatku do elektrolitów baterii. Kluczową zaletą tego rozwiązania jest fakt, że nylon można rozpuścić w łagodnym roztworze litowym, co stanowi znaczną przewagę nad dotychczasowymi metodami wymagającymi stosowania agresywnych rozpuszczalników.
Czytaj też: Akumulatory litowo-jonowe z niesamowitym elektrolitem gotowe do masowej produkcji
Zhiming Zhao, jeden z głównych badaczy w KAUST, wyjaśnił, że tradycyjnie polimery bardzo trudno było rozpuszczać w standardowych elektrolitach bateryjnych. Jego zespół przeprowadził szczegółową analizę właściwości chemicznych nylonu i zmodyfikował strukturę solwatacji, co pozwoliło na jego efektywne wykorzystanie w bateriach. Badania opisane w ACS Energy Letters wykazały, że dodanie nylonu zwiększa wydajność akumulatorów litowo-metalowych, wydłuża ich żywotność oraz redukuje ilość reakcji prowadzących do degradacji ogniw.
Akumulatory litowe od dawna cieszą się popularnością ze względu na swoją dużą gęstość energii i niewielką wagę, jednak warto rozróżnić ich dwa główne typy. Ogniwa litowo-jonowe są powszechnie stosowane w smartfonach, laptopach i innych urządzeniach elektronicznych domowego użytku. Z kolei akumulatory litowo-metalowe oferują jeszcze większą gęstość energii, co sprawia, że znajdują zastosowanie w bardziej wymagających technologiach, takich jak robotyka, transport elektryczny i systemy magazynowania energii odnawialnej.
Mimo swoich zalet, ogniwa litowo-metalowe od lat borykają się z problemami związanymi z bezpieczeństwem i trwałością. Wysoka reaktywność litu sprzyja powstawaniu niepożądanych reakcji chemicznych, które obniżają efektywność akumulatorów i mogą powodować zwarcia prowadzące do przegrzewania się ogniw. To właśnie w tym obszarze nylon może odegrać kluczową rolę, stabilizując strukturę baterii i znacząco redukując ryzyko awarii.
Prof. Husam Alshareef, przewodniczący KAUST Center of Excellence for Renewable Energy and Storage Technologies (CREST), podkreśla znaczenie tego odkrycia w kontekście globalnej transformacji energetycznej. Jego zdaniem badania nad ogniwami nowej generacji mogą przyspieszyć wdrażanie technologii niskoemisyjnych i wesprzeć rozwój bardziej zrównoważonych systemów energetycznych. Wskazuje również, że nylon jako materiał tani i szeroko dostępny może znacząco obniżyć koszty produkcji akumulatorów, co sprawi, że staną się one bardziej dostępne zarówno dla rynku konsumenckiego, jak i dla przemysłu.
Wykorzystanie nylonu w bateriach litowo-metalowych otwiera nowe perspektywy dla technologii magazynowania energii. W przyszłości może to oznaczać wydajniejsze samochody elektryczne o większym zasięgu, dłużej działające urządzenia mobilne oraz stabilniejsze i bezpieczniejsze systemy energetyczne oparte na odnawialnych źródłach energii.
