Rewolucji wśród akumulatorów nie będzie. Lit zostanie z nami długo

W ciągu ostatnich lat w sieci pojawiały się doniesienia o kolejnych eksperymentalnych bateriach, które rzucą litowo-jonowe akumulatory na kolana, a lata dominacji litu powoli się kończą. Sam niedawno pisałem o tym, że następcą litu może być potas. Z kolei jeden z kolegów redakcyjnych opisywał potencjał kryjący się w bateriach cynkowo-powietrznych. Przez długi rewolucji akumulatorowej dopatrywano się w sodzie. Na przestrzeni lat pojawiały się również doniesienia o tak z pozoru niedorzecznych pomysłach, jak "baterie z krabów", czyli wykorzystujących chitozan.

Pomimo wielu obiecujących projektów, badań i eksperymentów, na rynku nadal króluje absurdalnie drogi lit. Warto zastanowić się, dlaczego do tej pory nic się w tym kontekście nie zmieniło.

Baterie to mobilne bomby

Jednym z najważniejszych powodów spowalniających rozwój nowych technologii związanych z bateriami i akumulatorami jest bezpieczeństwo. Musimy zdać sobie sprawę z tego, że baterie to w rzeczywistości małe przenośne bomby. Aktualnie niemal każdy korzysta ze smartfona lub innego urządzenia mobilnego nie ma tu zatem miejsca na błąd. Jakakolwiek wada produkcyjna może doprowadzić do poważnego uszczerbku na zdrowiu lub nawet do utraty życia.

Nie bez powodu eksplozje baterii w smartfonach są nagłaśniane, a w przypadku ich występowania producenci chcą jak najszybciej rozwiązać i wyciszyć sprawę, gdyż ma to ogromny wpływ na ich reputację. Jeżeli udałoby się stworzyć akumulatory o dziesięciokrotnie lub nawet stukrotnie większej gęstości, skutki takich wad byłyby o wiele gorsze.

Czytaj dalej poniżej

Serial "Yellowstone" okazał się dużym problemem dla mieszkańców Montany. Wszystko przez turystów Kamil Świtalski

Oto najpopularniejsze VOD w Polsce. Jestem w szoku Konrad Kozłowski

Dlatego też, zanim zastąpimy baterie litowo-jonowe, ich następca musi zostać gruntownie przetestowany pod względem bezpieczeństwa. I to nie tylko świeżo po wyjściu z fabryki, ale także pod względem tego, jak zachowuje się po latach pracy. Weźmy pod uwagę to, że w smartfonach, laptopach, czy samochodach elektrycznych z baterii korzystamy latami.

Zawsze chodzi o pieniądze

Trzeba być świadomym tego, że bardzo często głównym czynnikiem decydującym o tym, czy coś powstanie, czy nie, jest tego opłacalność. Lit jest drogi i trudno dostępny. Największe złoża znajdują się w Chile i Australii, a trzecie Chiny mają go około 5 razy mniej niż wcześniej wymienieni. Jednak postawienie nowych fabryk lub przerobienie aktualnego procesu produkcyjnego byłoby bardzo kosztownym projektem.

Jeżeli chcielibyśmy prawdziwej rewolucji i z dnia na dzień zastąpić akumulatory litowo-jonowe, nowe baterie musiałyby oferować co najmniej taką samą jakość jak aktualnie obecne na rynku. Obejmuje to żywotność, wytrzymałość oraz szybkość ładowania. Obecne akumulatory litowo-jonowe mogą być eksploatowane nawet przez tysiąc cykli. Oznacza to, że takie baterie mają żywotność co najmniej kilku lat, choć warto wymieniać je częściej, niż wynosi limit.

To nie jest tak, że nie ma zmian

Dzisiejsze baterie litowo-jonowe znacząco różnią się od tego, jak wyglądały pierwsze egzemplarze, choć ich wspólnym punktem nadal jest lit. Pierwszą baterię litowo-jonową stworzył Stanley Wittingham i użył do tego dwusiarczku tytanu oraz litu odpowiednio w formie anody i katody. Jednak nie było to bezpieczne ani tanie rozwiązanie. Przez lata eksperymentowano z różnymi materiałami katody, w tym z niklem, manganem, kobaltem, fosforanem. Dzięki temu mamy na rynku kilka rodzajów baterii Li-ion i udało się znacząco zwiększyć gęstość energetyczną akumulatorów dostępnych na rynku. Pierwsze baterie LiB oferowały gęstość na poziomie 200 Wh/L. Trzy dekady później jest to już 700 Wh/L.

Pomysł na baterię litowo-jonową był badany już na początku lat 70. XX wieku. Z kolei pierwsza komercyjna bateria litowo-jonowa została dostarczona w 1991 roku. Wynalezienie dobrego sposobu na wykonanie praktycznej, trwałej i przede wszystkim niewybuchowej baterii wymaga wiele pracy. Ponadto lit był ostatni "łatwym" rozwiązaniem w przypadku baterii. Znajduje się na trzecim miejscu w tablicy okresowej i w warunkach ziemskich jest najlżejszym metalem, jednocześnie oferującym wysoką gęstość. Każda zmiana miałaby zatem wpływ na gęstość i wagę urządzenia.

Grafika: depositphotos