Baterie. Problem rozwiązany

W przyszłości energia pobierana z baterii będzie służyła w coraz większej liczbie urządzeń. I mogą to być urządzenia znacznie większe. Większe nawet od samochodów elektrycznych.

W podróży korzystałem z nawigacji. Ciekawe miejsca utrwalałem dla pamięci aparatem fotograficznym w smartfonie. Nagle zauważyłem, że bateria jest na granicy wyczerpania. Przerwałem fotografowanie, wyłączyłem nawigację, lokalizację i wtedy telefon wyłączył się na dobre. Co robić? Zapadł zmierzch. Nie miałem z nikim kontaktu, nie pamiętałem, jak mam dalej jechać. Na szczęście pojawił się dobry człowiek, który pomógł. Tym razem się udało.

Żyjemy w „cywilizacji na bateriach”. W telefonach komórkowych, tabletach, laptopach, kamerach i aparatach fotograficznych, ale także w narzędziach do majsterkowania, wszędzie energię zapewniają nam baterie. Dziś najczęściej są to baterie litowo-jonowe. Jeszcze kilka lat temu były to elementy dość wrażliwe na wpływ otoczenia. Wystarczyło w słoneczny dzień położyć telefon w samochodzie na desce rozdzielczej i bateria traciła swoje właściwości. Podobnie było w mroźne dni.

Od kilku lat jest znacznie lepiej. Dzięki pracom polskich naukowców, dr. hab. inż. Leszka Niedzickiego, prof. Uczelni i prof. dr hab. Władysława Wieczorka z Wydziału Chemicznego Politechniki Warszawskiej, istnieją już baterie, które mogą pracować w szerszym zakresie temperatur. Wytrzymują nawet warunki panujące w przestrzeni kosmicznej (praca dr inż. Marty Kasprzyk). Podczas produkcji nie obawiają się wilgoci.

Znakomicie. Problem rozwiązany?

W zasadzie tak. Jednocześnie pojawiły się nowe wyzwania. Po drogach porusza się coraz więcej samochodów elektrycznych. Ich silniki są napędzane energią zgromadzoną w bateriach znacznie większych od magazynów prądu znanych z laptopów i telefonów.

Niestety, samochody nierzadko biorą udział w kolizjach i katastrofach. Podczas takich kolizji z baterii, zwłaszcza w czasie pożaru, mogą wydzielać się szkodliwe substancje. Między innymi trujący fluor. Poza tym ów fluor, a także nikiel i kobalt, na skalę przemysłową są wydobywane jedynie w kilku miejscach na świecie. Zasoby tych surowców są mocno ograniczone. Co robić?

I znów młodzi polscy naukowcy podjęli się rozwiązania problemu. Na wspomnianym wcześniej Wydziale Chemicznym Politechniki Warszawskiej powstał elektrolit, który nie zawiera owych szkodliwych i deficytowych materiałów. To bardzo ważne. Wszystkie materiały są dostępne w Unii Europejskiej. Produkcja baterii opartych na tym rozwiązaniu nie byłaby uzależniona od wrażliwych łańcuchów dostaw. A wojna w Ukrainie pokazała, że takie uzależnienie może być bardzo niebezpieczne. Na dodatek nowe baterie mają parametry zbliżone do osiąganych przez dotychczasowe baterie litowo-jonowe.

Wspomniałem o wypadkach i katastrofach na drogach. To fatalnie, jeśli w wyniku kolizji z akumulatora wylewa się zawartość. A czy musi się wylewać? Czy nie można rozwiązać tego inaczej.

Wszyscy zapomnieli, że jeden z twórców baterii litowo-jonowych, prof. Michel Armand, początkowo pracował nad rozwiązaniami, w których stosowano stały elektrolit. Stały, to znaczy taki, który nie wyleje się w żadnej sytuacji. Niestety, dotychczas takie elektrolity nie pozwalały na korzystanie z dużych mocy baterii. Były 100 razy gorsze od ciekłych. A duża moc jest niezbędna w samochodach elektrycznych, a także w wielu urządzeniach elektronicznych.

To kolejny problem podjęty przez zespół naukowców pod kierunkiem wspomnianego wcześniej dr. hab. inż. Leszka Niedzickiego, prof. Uczelni, z Wydziału Chemicznego Politechniki Warszawskiej. Badania trwały kilka lat. Opracowane przez nich elektrolity stałe pozwalają na budowę baterii o niewiele mniejszej mocy pobieranego prądu niż baterie z ciekłym elektrolitem. Jednocześnie umożliwiają tańszą i wydajniejszą produkcję baterii. A samochody z takimi bateriami będą bezpieczniejsze.

Sprawa została w zasadzie rozwiązana. Mam nadzieję, że w przyszłości nie grozi mi przygoda ze zbyt szybko rozładowaną baterią. Sądzę jednak, że pojawią się nowe wyzwania. Energia pobierana z baterii będzie służyła w coraz większej liczbie urządzeń. I mogą to być urządzenia znacznie większe. Większe nawet od samochodów elektrycznych. Już dziś projektowane są samoloty elektryczne. Baterie będą musiały być więc lżejsze i bardziej pojemne. Producenci będą zatem wymagali coraz lepszych parametrów. Pracy dla naukowców z pewnością nie zabraknie jeszcze przez wiele lat.

Wiktor Niedzicki
www.wiktorniedzicki.pl
www.facebook.com/niedzicki

Czytaj także: Gdzie są polscy naukowcy?