Przełom w technologii akumulatorów? Gęstsze elektrody dzięki metalowym włókninom!
Nowe badania przeprowadzone przez zespół naukowców z Instytutu Badań Medycznych Maxa Plancka w Heidelbergu mogą zrewolucjonizować sposób, w jaki projektowane są nowoczesne akumulatory. Odkryto, że metalowe włókniny, stosowane jako materiał kontaktowy w elektrodach, istotnie zwiększają szybkość transportu jonów litu. To z kolei przekłada się na możliwość tworzenia znacznie grubszych i bardziej pojemnych elektrod niż dotychczas.
Za przełom odpowiada zespół kierowany przez prof. Joachima Spatza, który wykazał, że przyspieszony przepływ ładunku w strukturach z metalowymi włókninami pozwala na zagęszczenie elektrod bez utraty efektywności. Co ważne, technologia ta może prowadzić do oszczędności materiałów niebiorących udziału w magazynowaniu energii, takich jak metale kontaktowe. Dzięki temu akumulatory mogą być nie tylko bardziej pojemne, ale też tańsze w produkcji.
Zespół badawczy udowodnił, że jony litu, w kontakcie z powierzchnią miedzi, zrzucają swoją powłokę molekularną i tworzą tzw. warstwę Helmholtza – elektryczną podwójną warstwę, w której gromadzą się elektrony. To zjawisko nie tylko zwiększa szybkość reakcji elektrochemicznych, ale także poprawia ogólną efektywność magazynowania energii w ogniwach.
Odkrycie opisane w czasopiśmie ACS Nano może mieć istotne znaczenie dla przyszłości elektromobilności, urządzeń przenośnych oraz magazynowania energii w instalacjach odnawialnych źródeł energii. Gęstsze elektrody pozwalają na zmniejszenie objętości akumulatorów przy jednoczesnym zwiększeniu ich pojemności, co jest kluczowe dla miniaturyzacji i wydłużenia czasu pracy urządzeń.
Nowe podejście do konstrukcji baterii może również wpłynąć na zrównoważony rozwój branży energetycznej. Mniejsza ilość zużywanego metalu kontaktowego oraz większa efektywność akumulatorów wpisują się w globalne dążenia do ograniczenia kosztów produkcji i śladu węglowego. Technologia zaproponowana przez niemiecki zespół stanowi więc krok w stronę bardziej ekologicznej i ekonomicznej przyszłości energetyki.
Źródło: Max Planck Institute
Grafika tytułowa: Newpowa / Unsplash
