Nowy szklisty materiał stosowany w bateriach

Od jakiegoś czasu eksperci zajmujący się energią skupieni są na problemie pozyskiwania w przyszłości czystej energii, na którą zapotrzebowanie będzie duże, jeśli mamy zamiar zrezygnować z paliw kopalnych i ograniczyć emisję CO2 do atmosfery. Przykład konsekwencji takiej zmiany stanowią samochody napędzane energią elektryczną, które być może zastąpią samochody napędzane benzyną. By stało się to możliwe, potrzebujemy jednak znacznie lepszych i tanich w produkcji baterii .

Li_ion_laptop_battery

Rys. 1 Bateria litowa stosowana w laptopach

W tym celu naukowcy ciągle poszukują nowych materiałów, które pozwolą na skonstruowanie akumulatorów wykazujących coraz to lepszą gęstość energii i większą wydajność ładowania, ale które nie będą cięższe czy większe niż stosowane obecnie baterie litowo- żelazowe.

Naukowcy z Politechniki Federalnej w Zurychu, prowadzeni przez Semiha Afyona i Reinharda Nespera, emerytowanego profesora chemii, dokonali właśnie odkrycia takiego materiału. W wyniku kilku lat badań, odkryli materiał, który może podwoić wydajność obecnych baterii: szkło wanadowo- boranowe. Naukowcy użyli tego szkła jako materiału katody. O odkryciu poinformowano w czasopiśmi Scientific Reports [1].

Nowy materiał zrobiony jest z prekursorów tlenku wanadu (V2O5) i boranu litu (LiBO2) oraz został pokryty zredukowanym tlenkiem grafitu (RGO) by polepszyć jego elektrodowe właściwości.

V2O5powder

Rys. 2 Tlenek wanadu(V) stosowany jest między innymi jako katalizator do produkcji kwasu siarkowego(VI)

By wyprodukować materiał katody, wymieszano sproszkowany pięciotlenek wanadu ze związkami boranowymi. Naukowcy stopili proszek w temperaturze 900oC i schłodzili tak szybko jak tylko było to możliwe by ostatecznie otrzymać postać szklistą. Efektem procesu były arkusze o grubości papieru, które zostały skruszone na proszek przed użyciem, co zwiększyło ich powierzchnię właściwą i utworzyło dodatkowe pory.

„Główną przewagą szkła wanadowo- borowego jest to, że jest ono proste i tanie w produkcji” – oświadczył Afyon. Ma to zwiększyć szansę materiału na znalezienie jego zastosowań w przemyśle.

Pozytywne wyniki badań nad szkłem wanadowo- boranowym zachęciły naukowców do kontynuowania badań w tym obszarze. Afryon pracuje obecnie jako przewodniczący projektu w konsorcjum badawczym prowadzonym przez Jennifer Rupp, profesora materiałów elektrochemicznych, skupionego na poszukiwaniu innowacyjnych stałych baterii. Właśnie teraz używają i testują elektrody wanadowo- boranowe a ich kolejnym krokiem będzie optymalizacja układu. W szczególności, muszą znacząco zwiększyć liczbę cykli ładowania i rozładowania, co może być osiągnięte poprzez ulepszenie baterii i konstrukcji elektrody tak samo jak zastosowanie innych pokryć niż zredukowany tlenek grafitowy.

  1. S. Afyon, F. Krumeich, C. Mensing, A. Borgschulte, R. Nesper (2014) New High Capacity Cathode Materials for Rechargeable Li-ion Batteries: Vanadate-Borate Glasses, Scientific Reports,
  2. http://www.sciencedaily.com/releases/2015/01/150113111533.htm

Opracowała: Emilia Strzałka

Korekta: Ilona Sadok

Bookmark the permalink.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *


*