Politechnika Gdańska pracuje nad bateriami nowej generacji

Naukowcy z Politechniki Gdańskiej pracują nad nową generacją baterii litowo-jonowych o wysokiej mocy. Celem projektu jest stworzenie akumulatorów o zwiększonej wytrzymałości i stabilności podczas ładowania oraz rozładowywania, przy jednoczesnym ograniczeniu użycia surowców krytycznych. Naukowcy pracują także nad technologiami recyklingu zużytych baterii litowo-jonowych oraz rozwijają baterie sodowo-jonowe.

Zespół naukowców z Wydziału Chemicznego Politechniki Gdańskiej pod kierownictwem prof. Moniki Wilamowskiej-Zawłockiej pracuje nad bateriami wysokiej mocy do zasilania m.in. dronów i samochodów.

W ramach projektu naukowcy koncentrują się na zastosowaniu tlenowęglików krzemu (SiOCs) jako matryc dla nanocząstek krzemu i cyny, tworzących stopy z litem. SiOCs to ceramiczne materiały pochodzenia polimerowego, które gwarantują dużą jednorodność oraz zwiększoną pojemność elektryczną w porównaniu do tradycyjnych anod grafitowych. Dzięki temu możliwe będzie uzyskanie baterii o większej wydajności i trwałości.

REKLAMA

Prowadząca projekt prof. Wilamowska-Zawłocka została laureatką Szwajcarsko-Polskiego Programu Współpracy, w ramach którego otrzyma ponad 4,3 mln zł dofinansowania na badania nad nowymi materiałami anodowymi. Projekt realizowany jest we współpracy ze szwajcarskim laboratorium Empa i firmą chemiczną Siloxene AG.

Odzysk surowców krytycznych i recykling

Oprócz prac nad nowymi akumulatorami zespół zajmuje się odzyskiem surowców krytycznych, takich jak kobalt, nikiel, mangan czy grafit naturalny ze zużytych ogniw litowo-jonowych. Badania mają na celu opracowanie ekologicznych i ekonomicznie opłacalnych strategii recyklingu, co jest istotne w obliczu rosnącego zapotrzebowania na baterie elektryczne.

Naukowcy podkreślają, że współczesne technologie recyklingu baterii litowo-jonowych są jeszcze mało rozwinięte, mimo że przewiduje się znaczny wzrost liczby zużytych ogniw w nadchodzących latach. Według Międzynarodowej Agencji Energetycznej do 2030 r. na całym świecie może pojawić się nawet 120 GWh zużytych baterii rocznie, a liczba wycofanych z eksploatacji modułów baterii z pojazdów elektrycznych może wzrosnąć do końca dekady o 4 mln ton.

REKLAMA

Alternatywne rozwiązania – baterie sodowo-jonowe

Zespół prof. Wilamowskiej-Zawłockiej pracuje również nad bateriami sodowo-jonowymi, które stanowią bardziej zrównoważoną alternatywę dla baterii litowo-jonowych.

Sód, będący czwartym najpowszechniejszym pierwiastkiem na Ziemi, jest znacznie łatwiej dostępny niż lit. Baterie sodowe wykorzystują twarde węgle oraz katody na bazie żelaza i manganu, eliminując potrzebę stosowania surowców krytycznych. Dodatkowo uzyskiwanie warstw elektrodowych może być oparte na wodnych roztworach materiałów wiążących, co znacznie ułatwia recykling.

Choć baterie sodowo-jonowe są cięższe i mniej trwałe od litowych, a także szybciej tracą pojemność elektryczną, ich rozwój postępuje dynamicznie, a na rynku pojawiają się już pierwsze pojazdy elektryczne z tego rodzaju akumulatorami.

Wcześniej opracowany we współpracy z naukowcami z Uniwersytetu Technicznego w Darmstadt oraz Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w ramach grantu z programu BEETHOVEN NCN projekt dotyczący materiałów elektrodowych do magazynowania jonów sodu w bateriach sodowo-jonowych zaowocował dwoma zgłoszeniami patentowymi.

Katarzyna Poprawska-Borowiec