Nov koncept bi lahko omogočil več okolju prijaznih baterij

Nov koncept aluminijaste baterije ima dvakrat večjo gostoto energije kot prejšnje različice, izdelan je iz bogatih materialov in bi lahko privedel do nižjih proizvodnih stroškov in vpliva na okolje. Ideja ima potencial za obsežne aplikacije, vključno s shranjevanjem sončne in vetrne energije. Za idejo stojijo raziskovalci s Tehnološke univerze Chalmers na Švedskem in Kemijskega inštituta Slovenije.

Uporaba tehnologije aluminijastih baterij bi lahko ponudila številne prednosti, vključno z visoko teoretično gostoto energije in dejstvom, da že obstaja uveljavljena industrija za njeno proizvodnjo in recikliranje. V primerjavi z današnjimi litij-ionskimi baterijami' raziskovalci' nov koncept bi lahko povzročil občutno nižje proizvodne stroške.

& quot;Materialni stroški in vplivi na okolje, ki jih predvidevamo z našim novim konceptom, so veliko nižji od tistih, ki jih vidimo danes, zaradi česar so izvedljivi za uporabo v velikem obsegu, kot so parki sončnih celic ali shranjevanje vetrne energije, na primer," pravi Patrik Johansson, profesor na Oddelku za fiziko pri Chalmersu.

& quot;Poleg tega ima naš novi koncept baterij dvakrat večjo gostoto energije v primerjavi z aluminijastimi baterijami, ki so'najsodobnejše' danes."

Prejšnji modeli za aluminijaste baterije so uporabljali aluminij kot anodo (negativna elektroda) - in grafit kot katodo (pozitivna elektroda). Toda grafit zagotavlja prenizko vsebnost energije, da bi ustvarili baterijske celice z dovolj zmogljivosti, da so uporabne.

Toda v novem konceptu, ki sta ga predstavila Patrik Johansson in Chalmers skupaj z raziskovalno skupino v Ljubljani pod vodstvom Roberta Dominka, je grafit nadomestila organska, nanostrukturirana katoda, izdelana iz molekule antrakinona na osnovi ogljika.

Antrakinonsko katodo je obsežno razvil Jan Bitenc, predhodno gostujoči raziskovalec pri Chalmersu iz skupine Kemijskega inštituta Slovenije.

Prednost te organske molekule v katodnem materialu je v tem, da omogoča shranjevanje nosilcev pozitivnega naboja iz elektrolita, raztopine, v kateri se med elektrodama premikajo ioni, kar omogoča večjo gostoto energije v bateriji.

& quot;Ker nov katodni material omogoča uporabo ustreznejšega nosilca polnjenja, lahko baterije bolje izkoristijo potencial aluminija'. Zdaj nadaljujemo delo z iskanjem še boljšega elektrolita. Trenutna različica vsebuje klor -- tega se želimo znebiti," pravi Chalmersov raziskovalec Niklas Lindahl, ki preučuje notranje mehanizme, ki urejajo shranjevanje energije.

Zaenkrat še ni komercialno dostopnih aluminijastih baterij in tudi v raziskovalnem svetu so relativno nove. Vprašanje je, ali bi lahko aluminijaste baterije sčasoma nadomestile litij-ionske baterije.

& quot;Seveda upamo, da lahko. Predvsem pa se lahko dopolnjujejo in zagotavljajo, da se litij-ionske baterije uporabljajo le, kadar je to nujno potrebno. Zaenkrat imajo aluminijaste baterije le polovico manjšo energijsko gostoto kot litij-ionske baterije, vendar je naš dolgoročni cilj doseči enako energijsko gostoto. Z elektrolitom in razvojem boljših mehanizmov polnjenja je treba še delati, vendar je aluminij načeloma bistveno boljši nosilec naboja kot litij, saj je večvalenten -- kar pomeni, da vsak ion'kompenzira' za več elektronov. Poleg tega imajo baterije potencial, da so bistveno manj okolju škodljive," pravi Patrik Johansson.