Wiemy coraz więcej o procesie starzenia się baterii

Proces starzenia się baterii (naukowcy wolą używać określenia – ogniwo) nadal nie został w pełni poznany. Badacze chcą wiedzieć, czy da się stworzyć baterię "nieśmiertelną" - taką, która się nie zużywa. Na razie wykonali krok do przodu dzięki metodom "operando", które pozwoliły uważnie przyglądać się procesowi zużycia podczas pracy baterii w czasie rzeczywistym. Najbardziej widocznym efektem tych badań jest skok jakościowy wydajności i funkcjonalności telefonów komórkowych w ostatnich latch.

Prof. Krzysztof Fic z Politechniki Poznańskiej interesuje się procesem starzenia się baterii od wielu lat. Zrealizował już jeden grant Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych (ERC), który pozwolił mu lepiej poznać proces starzenia elektrod. Teraz realizuje drugi grant ERC Proof of Concept, by skomercjalizować wyniki badań.

"Dzięki pierwszemu grantowi ERC (realizowanemu w latach 2017-2023) dowiedzieliśmy się, co się dzieje z elektrolitem i elektrodą urządzenia, dlaczego ulegają one konkretnym przemianom. Wiemy też, jak bardzo sposób użytkowania wpływa na szybkość procesu starzenia. Wraz z zespołem zaproponowaliśmy skierowanie reakcji chemicznej na inny tor, co umożliwiło opracowanie innej technologii magazynowania energii. Zawsze podkreślam, że to badania podstawowe doprowadziły mnie do opracowania pomysłu, który wzbudził zainteresowanie biznesu" – powiedział w rozmowie z PAP prof. Krzysztof Fic.

Proces starzenia baterii porównał on do procesu starzenia ludzkiej skóry.

"Chcielibyśmy stworzyć baterię 'nieśmiertelną', ale na razie wiemy tylko tyle, że z bateriami jest jak z ludzką skórą: muszą się starzeć. Dzięki badaniom podstawowym wiemy jednak, że można je tak zaprojektować, żeby się starzały wolniej" – mówi Fic.

W ramach nowego grantu naukowcy będą sprawdzali, czy bateria z ulepszonym procesem magazynowania energii może być atrakcyjna komercyjnie.

Sięgną też po inne materiały bazowe niż najbardziej rozpowszechniony, litowo-jonowy.

"Ilość dostępnych materiałów jest duża. Może to być sód, potas – na ich bazie rozwijają się bardzo ciekawe technologie na rynkach azjatyckich i amerykańskich. W grę wchodzą też wielowartościowe metale, na przykład cynk. Ogniwa cynkowe czy cynkowo-powietrzne to materiały, których historia jest doskonale znana. Może przyszedł czas na ich nową odsłonę" – prognozuje Fic.

Jak jednocześnie zastrzega, "nie jest tak, że po 18 miesiącach trwania projektu będziemy mieli gotowy do sprzedaży produkt, który zrewolucjonizuje rynek. W ciągu tych 18 miesięcy zweryfikujemy badania podstawowe. Ten grant jest stworzony z myślą o współpracy z biznesem".

Naukowiec podkreśla, że wyniki jego badań mają również strategiczny charakter. Rynek elektroniczny zdominowany jest przez jeden rodzaj baterii – litowo jonowych, co stawia że gospodarka Unii Europejskiej jest uzależniona od mocarstw takich jak Chiny.

"Komponenty baterii dla wielu państw są elementem krytycznym. Możemy sobie wyobrazić, co by się stało, gdyby jutro Chiny wstrzymały eksport komponentów do baterii. Mielibyśmy poważny kryzys ekonomiczny, bo w tej chwili nie ma gotowej technologii, która mogłaby zastąpić ogniwa litowo-jonowe" – akcentuje Fic.

"W Europie już wiemy, że lit nie jest naszą przyszłością, dlatego że ten surowiec nie występuje na jej terenie. Do tego dochodzą kwestie ochrony środowiska, jeśli chodzi o nadmierną eksploatację w związku z ogromnym zapotrzebowaniem tylko na jeden surowiec. Wraz z zespołem proponujemy rozwiązania, które może jeszcze nie uniezależniają ud litu, ale pokazują, że można wykorzystać inne, znane w nauce procesy magazynowania energii w inny sposób, właśnie po to, żeby ukrócić dominację litu" - dodaje.

Praca nad odkrywaniem nieśmiertelności baterii ma też znaczenie m. in. z punktu widzenia rozwoju technologii kosmicznych i wojskowych. "W bateriach, które są wykorzystywane na potrzeby wojska czy podróży kosmicznych, chcemy mieć pewność, że dzięki baterii nawet przez kilka lat utrzymamy łączność. Bo jeśli zaplanujemy misję na 5 lat, a po 2 latach okaże się, że ta bateria się zużyła, to bateria stanie się głównym hamulcowym rozwoju misji kosmicznych i eksplorowania kosmosu" – tłumaczy Fic. (PAP)

Autorka: Urszula Kaczorowska

uka/ zan/