Može trajati 300 godina: Nijemci i Kinezi napravili velik korak u tehnologiji baterija

Litij-sumporne baterije teoretski mogu postići gravimetrijsku gustoću energije do 2500 vat sati po kilogramu (Wh/kg). To znači da je gravimetrijska gustoća energije ove vrste baterija višestruko veća od današnjih uobičajenih litij-ionskih baterija jer komercijalno dostupne litij-ionske baterije trenutno postižu oko 300 Wh/kg. No do sada je, međutim, komercijalizacija litij-sumpornih baterija bila ometana njihovom relativno niskom volumetrijskom gustoćom energije i kratkim vijekom trajanja od manje od 200 ciklusa punjenja. Za usporedbu, moderne litij-ionske baterije traju najmanje 1000 potpunih ciklusa punjenja prije nego što njihov kapacitet padne ispod granice od 80 posto. Kineski i njemački istraživači sada su postigli napredak u barem jednoj od ovih prepreka. Uspjeli su proizvesti litij-sumpornu bateriju koja može izdržati 25.000 ciklusa punjenja.

Prema studiji, objavljenoj u časopisu Nature ,nova litij-sumporna baterija koristi čvrsti elektrolit, za koji se čini da rješava većinu problema topivosti intermedijarnih spojeva. Sumpor ima tendenciju reagirati s litijem, koji je također prisutan u baterijama, te se tako formiraju intermedijarni spojevi koji se zatim otapaju u većini tekućih elektrolita. Ove reakcije u konačnici dovode do neučinkovitosti u radu baterije, uključujući samopražnjenje i brzu degradaciju kapaciteta tipične za sumporne baterije.

Dva neovisna kineska i njemačka istraživačka tima, navodi se u izvješću industrijskog portala Interesting Engineering, smatraju da su postigli proboj upotrebom čvrstih elektrolita koji bi mogli poboljšati stabilnost ciklusa litij-sumpornih baterija. Čvrsti elektroliti obično imaju poroznu atomsku strukturu koja omogućuje potrebnu difuziju iona. Međutim, također ograničava kretanje intermedijarnih proizvoda na bazi sumpora u baterijskoj ćeliji, što zauzvrat poboljšava učinkovitost punjenja.

Istraživači su razvili mješavinu bora, sumpora, litija, fosfora i joda. Prema izvješću, upotreba joda pokazala se posebno korisnom, jer je tvar mogla ubrzati prijenos elektrona i povećati brzinu reakcije na elektrodama.

Baterija koju su razvili znanstvenici na temelju svojih otkrića ima izvanredne značajke. Nakon 25.000 ciklusa punjenja/pražnjenja, baterija još uvijek ima 80 posto svog izvornog kapaciteta i time višestruko premašuje izdržljivost litij-ionskih baterija. Eelektrični automobil s realnim dometom od 400 kilometara i godišnjom kilometražom od 15.000 kilometara trebao oko 75 procesa punjenja godišnje, a uz izdržljivost od 25.000 ciklusa punjenja, baterija bi mogla ostati u upotrebi više od 300 godina!

Rezultati koje su istraživači uspjeli postići su, naravno, još uvijek laboratorijski rezultati. Još bi moglo proći neko vrijeme prije nego što se litij-sumporna baterija nađe na otvorenom tržištu, ako se to uopće dogodi jer volumetrijska gustoća energije baterije još uvijek ostaje problem te se baterija zbog toga ne može primjenjivati u uređajima poput pametnih telefona, prijenosnih računala i električnih vozila. No, dugovječnost i sposobnost brzog punjenja litij-sumpornih baterija čine ih već sada, barem u teoriji, idealnim rješenjem za stacionarne sustave za pohranu energije.