Obiecująca nowa konstrukcja akumulatorów wapniowo-tlenowych wytrzymuje do 700 cykli ładowania

Nowy typ akumulatorów, jakim są akumulatory wapniowo-tlenowe, staje się przedmiotem zainteresowania w dziedzinie technologii baterii. Nie bez znaczenia jest fakt, że na Ziemi występuje aż 2500 razy więcej wapnia niż litu, nie wspominając o tlenie. Pierwsze prototypy tych akumulatorów wykazały zdolność do wytrzymania 700 cykli ładowania, co stanowi obiecujący początek, jednakże mają one pewne istniejące problemy, które wymagają dalszych badań i rozwoju.

Świat szuka różnych metod magazynowania energii elektrycznej, a każda z nich ma swoje zalety i wady. Niemal na pewno nie istnieje uniwersalny typ baterii, który sprawdziłby się we wszystkich możliwych zastosowaniach. W tej dziedzinie Chiny przewyższają inne kraje, rozwijając różnorodne typy akumulatorów. Teraz naukowcy zaprezentowali nowe akumulatory wapniowo-tlenowe (Ca-O2). Warto przypomnieć, że nie jest to pierwszy raz, kiedy badania koncentrują się na wapniu, gdyż opracowywane są także związki wapniowo-siarkowe.

Zespół z Chin opracował pierwszy działający akumulator wapniowo-tlenowy. Prototypowe urządzenie było ładowane i rozładowywane ponad 700 razy w temperaturze pokojowej, a zespół jest przekonany, że doskonała wydajność akumulatora wynika z wydajnego dwuelektronowego procesu redoks, wspomaganego przez specyficzną kombinację materiałów elektrody i elektrolitu.

Według naukowców nowy rodzaj baterii, oparty na wapniu, przynosi największą gęstość energii ze wszystkich dotychczas opracowanych. Jednakże nie podano konkretnej wartości tej gęstości, ponieważ bateria pobiera tlen z otaczającego powietrza i dlatego nie jest bezpośrednio związana z materiałami znajdującymi się wewnątrz akumulatora.

Naukowcy zastosowali specjalny ciekły elektrolit, który pozwala na współpracę z wapniem i tlenem bez powodowania reakcji, które mogłyby znacząco zmniejszyć pojemność akumulatora i przyspieszyć jego starzenie się. Dzięki temu bateria działa stabilnie w szerokim zakresie temperatur, nawet po zgięciu, pracując w przedziale od 0 do +180°C. Akumulator może przyjmować formę włókien, które mogą być użyte do stworzenia elastycznej „tkaniny”, stanowiącej rodzaj „tekstylnej” baterii. Tego rodzaju innowacyjne podejście sugeruje, że takie baterie mogłyby być noszone przez ludzi. Bateria została przetestowana i wykazała żywotność co najmniej 700 cykli w temperaturze pokojowej, co stanowi obiecujący wynik.

Autorzy dodają jednak, że nie powinniśmy się spodziewać wkrótce czegoś podobnego na rynku. Mówią nawet o kilku dekadach, zanim (być może) uda im się przekształcić to w opłacalny produkt. Teraz głównym problemem jest słaba skuteczność. Oznacza to, że z akumulatora uwalnia się znacznie mniej energii, niż jest do niego wkładane. Pod tym względem baterie litowe są jednymi z najlepszych magazynów (75-95% RTE) i przewyższają w zasadzie wszystkie inne metody (np. wodór stanowi 20-45%, więc na tę samą ilość odzyskanej energii potrzeba 2-3 razy tyle na wejściu).