Na Stanfordu razvili nov elektrodni material za dolgožive baterije

Raziskovalci na Stanfordu so razvili nov material za izdelavo baterij, ki bo omogočil podaljšanje življenjske dobe baterij za dva do tri velikostne razrede. O odkritju pišejo v članku za Nature Communications.

Življenjsko dobo baterij merimo s tremi parametri. Pomembna je tako imenovana koledarska življenjska doba, ki meri padanje kapacitete baterije zaradi staranja, razpolovna doba za naboj, ki meri padanje naboja v napolnjeni bateriji s časom, in upad kapacitete baterije z vsakim ciklom polnjenja in praznjenja. Raziskovalci s Stanforda so raziskovali zadnji parameter, saj so izdelali material, ki omogoča, da baterija tudi po 40.000 polnilnih ciklih zadrži 80 odstotkov tovarniškega naboja. To je bistveno več od današnji baterij, ki v najcenejših izvedenkah omogočajo nekaj sto ciklov, medtem ko se ta številka za bolj dovršene kemizme povzpne do nekaj tisoč.

Ključ za izjemno dolgoživost leži v bakrovem(II) heksacianoferatu, iz katerega so lahko izdelane elektrode. Ta material tvori stabilno kristalno rešetko, ki je dovolj odprta, da omogoči enostavno prehajanje ionov skoznjo. S tem se izognemo počasni degradaciji kristalne strukture, ki je razlog za upad kapacitete baterij z vsakim ciklom, in hkrati omogočimo večje tokove, kar pomeni hitrejše polnjenje in praznjenje (ter s tem večjo nazivno moč). Material za izdelavo elektrod je v obliki izjemno majhnih nanodelcev, ki tvorijo skupke do približno 100 atomov, kar je dodatna prednost. Za prenos naboja uporabljajo kalijeve ione (in ne litijevih kakor v litij-ionskih), ker so ravno pravšnje velikosti za potovanje skozi rešetko bakrovega(II) heksacianoferata.

Fizično raziskovalci baterij še niso izdelali, ker še vedno iščejo ustrezen material z nizkim elektrokemijskim potencialom za izdelavo anode. Tudi ko ga bodo našli, iz novosti ne bomo videli baterij za prenosne računalnike ali mobilne telefone. Omenjena nova tehnologija baterij je namreč bistveno nižje gostote naboja, da bi bila prenosna. Raziskovalci s Stanforda namreč želijo razviti baterije, ki bodo poceni in omogočale hranjenje velikih količin naboja za dlje časa, pri čemer fizična velikost ni pomembna. Uporabljale naj bi se namreč v električnih omrežjih, kjer bi polovile viške električne energije iz obnovljivih virov v ugodnih pogojih (veter, sonce) in jih vračale v oblačnem ali brezvetrnem vremenu.