JAK POWSTAJE BATERIA?

Na świecie jest aktywnych około 6 miliardów telefonów komórkowych. Większość z nich ma w sobie baterię litowo-jonową, dochodzą do tego jeszcze laptopy i inne sprzęty elektroniki. Obecnie bateria litowo-jonowa jest najpowszechniejszą baterią w użyciu. Każdy z nas zna sytuację, gdy koniecznie potrzebuje skorzystać z urządzenia elektronicznego, a na ekranie pojawia się migająca ikonka sugerująca brak energii. Dzięki najnowszemu rozwiązaniu możliwe jest ograniczenie takich sytuacji poprzez wydłużenie życia baterii litowo-jonowej.

Na budowę baterii składa się wiele ogniw połączonych szeregowo i równolegle w zależności od wymagań napięcia i natężenia prądu urządzenia. Elektroda dodatnia składa się z soli litu, natomiast elektroda ujemna zależy już od producenta, może to być m.in.: węgiel, krzem, stop cynku czy kobaltu. Jednak zanim taka bateria wyjedzie z zakładu produkcyjnego, musi zostać naładowana. Dzieje się to po raz pierwszy i w tym procesie już od około 5-20% energii baterii jest tracona. Spowodowane jest to tym, że pewna część ciekłego elektrolitu przekształca się w formę stałą. Duża strata zmniejsza osiągalną moc pełnej komórki, a tym samym pogarsza przyrost gęstości energii i cykl życia nanostrukturalnych elektrod.

Zapobieganie tym stratom polega m. in. na umieszczeniu materiałów bogatych w lit na elektrodzie, jednak takie materiały są niestabilne w otoczeniu, a produkcja w suchym, pozbawionym wilgoci powietrzu jest kosztowna. Naukowcy z Departamentu Matematyki i Fizyki Stosowanej z Uniwersytetu Columbia skonstruowali trzywarstwową elektrodę litową, którą można produkować w normalnych warunkach otoczenia. W tej konstrukcji anoda jest powlekana polimerową otoczką zbudowaną z polimetakrylanu metylu (PMMA). Dzięki tej otoczce lit nie ma kontaktu z powietrzem i wilgocią, więc nie zachodzi żadna interakcja. Natomiast warstwa rozpuszczalna jest w elektrolicie baterii, dlatego lit ma kontakt z elektrolitem. Ta konstrukcja zmniejszyła straty energii z 8-10% do 0,3%. Wyniki te wskazują na możliwosć zwiększenia mocy baterii litowo-jonowych.

Bibliografia:

  1. Zeyuan Cao, Pengyu Xu, Haowei Zhai, Sicen Du, Jyotirmoy Mandal, Martin Dontigny, Karim Zaghib, Yuan Yang.Ambient-Air Stable Lithiated Anode for Rechargeable Li-Ion Batteries with High Energy DensityNano Letters, 2016; DOI: http://10.1021/acs.nanolett.6b03655
  2. Columbia University School of Engineering and Applied Science. „New method increases energy density in lithium batteries.” ScienceDaily. ScienceDaily, 24 October 2016. http://www.sciencedaily.com/releases/2016/10/161024104227.htm