W Polsce powstały baterie bez fluoru, kobaltu i niklu. Dlaczego chcesz takie w samochodzie i telefonie?

Baterie litowo-jonowe to najpowszechniej stosowane akumulatory energii, ale wcale nie idealne. Ogniwa tego typu zawierają toksyczny fluor, a także rzadki kobalt i nikiel. W konsekwencji kiepsko radzą sobie w wysokich temperaturach, są drogie, a ich recykling organiczony. Wykorzystanie w nich nowej generacji elektrolitu usuwa wszystkie te wady.

Opracowywanie nowych technologii do produkcji ogniw zazwyczaj ma na celu zwiększenie ich użyteczności. Stosując w nich elektrolit własnego pomysłu, naukowcom Politechniki Warszawskiej udało się zrobić coś większego. Stworzyli baterie litowo-jonowe, które nie zawierają fluoru, kobaltu i niklu. 

• zwiększają bezpieczeństwo użytkowników końcowych
• oferują oszczędność surowców dzięki powszechnie dostępnym komponentom
• obniżają i stabilizują koszty produkcji
• zwiększają zakres recyklingu

Nowy projekt ogniw jest przełomem technologicznym dzięki zastowaniu w nim elektrolitu pozbawionego fluoru. Do niedawna chemicy uważali, że taki związek jest niemożliwy. W ten sposób fluor był przekleństwem współczesnych samochodów elektrycznych. Kiepsko znosi wysokie temperatury i to z jego powodu płonące Tesle oraz inne pojazdy elektryczne są wyjątkowo trudne do ugaszenia. Płomieniom towarzyszy bowiem gaz, którego toksycznym składnikiem jest fluor.

Nowa generacja elektrolitu ma szansę to zmienić. Konstruując ogniwa z wykorzystaniem elektrolitów stałych, badaczom udało się użyć mniej toksycznych pierwiastków, które są tak samo efektywne. 

Jeśli chodzi o pojemność, szybkość ładowania i możliwe do uzyskania prąd/moc nasze baterie nie różnią się istotnie od istniejących na rynku baterii

- kierujący projektem dr hab. inż. Leszek Niedzicki, prof. Politechniki Warszawskiej

Według naukowców ogniwa z nową generacją elektrolitów budzą także nadzieje na zwiększenie możliwości baterii litowo-jonowych. Fluor wykluczał bowiem wykorzystywanie w nich wielu potencjalnie wydajnych komponentów.

Dla rozwoju branży elektro moto bardzo istotne jest, że nowa generacja elektrolitu pozwala pozbyć się z ogniw także kobaltu i niklu. Są to surowce, które w skali świata są rzadkością. Nikiel pozyskiwany jest głównie w Kanadzie oraz Rosji, a kobalt dostarcza tylko Republika Konga. To skutecznie ucina perspektywę na tanie samochody elektryczne.

Jeśli mają one zdominować europejskie drogi, produkcja baterii musiałaby wzrosnąć ośmiokrotnie. Zwiększenie produkcji kobaltu w takiej skali nie jest możliwe, a gdyby było, oznacza ogromną niestabilność. Branże energetyczna, elektroniczna i transportowa uzależnione od cen trudno dostępnych surowców to przepis na katastrofę, porównywalną z uzależnieniem świata od tajwańskich mikroprocesorów.

Efektywne wykorzystywanie energii odnawialnej wymaga przyjaznych dla środowiska naturalnego magazynów energii.  Potrzebują ich sieci energetyczne, ale także farmy wiatrowe, fotowoltaiczne oraz mali prosumenci. Nowy elektrolit nie do końca załatwia sprawę, ponieważ jego upowszechnienie spowoduje większe zapotrzebowanie na żelazo oraz fosfor.

Te jednak, w przeciwieństwie do kobaltu i niklu, możemy produkować z surowców dostępnych powszechnie. Oznacza to możliwość redukcji śladu węglowego, jaki obecnie generuje transport rzadkich komponentów z miejsca wydobycia i jest szansą na faktyczną niezależność energetyczną. Nawet, jeśli wytwórca ogniw kupuje żelazo od zagranicznego dostawcy, to może on to łatwo zmienić i nie ma mowy o monopolu.

Wykluczenie fluoru ma też znaczenie dla recyklingu ogniw. Obecnie akumulatory Li-ion odzyskujemy tylko częściowo i większa ich część staje się szkodliwymi elektroodpadami. Zastosowanie elektrolitu, który nie zawiera tego pierwiastka, sprawi, że więcej komponentów będzie zdatnych do ponownego wykorzystania. Łatwiej też będzie o autonomię w tej kwestii, czyli przetworzenie odpadu od początku do końca w jednym miejscu.

Naukowcy rozpoczęli już starania o patent, ale zakładają, że baterie nie opuszczą laboratorium jeszcze przez około półtora roku. Na kolejnym etapie wszystko zależy od producentów. W przypadku elektroniki nowe technologie muszą przejść serie testów, które pochłaniają kilka lat. Branża motoryzacyjna może reagować w podobny sposób.

Źródła: Politechnika Warszawska, Dziennik.pl