Czy baterie moga być bardziej wydajne?

Kluczowym metalem stosowanym obecnie do produkcji baterii oraz akumulatorów o długiej żywotności i krótkim czasie ładowania jest lit. Akumulatory litowo-jonowe są lekkie, więc świetnie sprawdzają się w sprzęcie elektronicznym.
Coraz częściej wykorzystuje się je także w motoryzacji (w pojazdach elektrycznych), jako magazyny energii, a nawet w lotnictwie. Stale rośnie zapotrzebowanie zarówno na akumulatory jak i baterie, a dostęp do zasobów tego kluczowego pierwiastka ma zaledwie kilka światowych gospodarek. Dlatego naukowcy szukają alternatywnych rozwiązań. 

  
Temat podjęli badacze z Polski i Słowenii – postanowili rozwinąć potencjał baterii metalowo-organicznych, w których zastosowano jony innych niż lit metali. 
Przy realizacji projektu pn. Dodatki do baterii o wysokiej energii opartych na jonach dwuwartościowych metali i organicznej katodzie, swoje umiejętności i doświadczenia połączyli – zespół prof. Władysława Wieczorka z Wydziału Chemicznego PW (odpowiedzialny za rozwój elektrolitów i ich dodatków) oraz grupa prof. Roberta Dominko ze słoweńskiego National Institute of Chemistry (zajmuje się rozwojem ogniw opartych na wielowartościowych metalach).

  
Wapń i magnez zamiast litu

Chcemy poprawić właściwości ogniw nowej generacji, które są oparte na jonach wapnia i magnezu oraz organicznej katodzie – wyjaśnia prof. Władysław Wieczorek z Wydziału Chemicznego, kierownik projektu.

Wyzwaniem, z którym mierzą się naukowcy jest słaba dysocjacja soli tych metali, w efekcie czego ogniwa zbudowane z ich wykorzystaniem są mało wydajne. Badacze znaleźli jednak na to rozwiązanie.

   
Trzeba coś dodać

Zamierzamy zastosować dodatki do elektrolitów – tłumaczy prof. Władysław Wieczorek.
W pierwszym etapie będą to komercyjne dodatki. Chcemy w ten sposób zbadać wpływ różnych grup funkcyjnych na pracę ogniwa.

Dane uzyskane z badań oraz wyniki obliczeń teoretycznych posłużą do syntezy specjalnie zaprojektowanych dodatków. Naukowcy planują też opracować nowe organiczne materiały katodowe – o wysokiej energii i pojemności.

Zakładamy, że to pozwoli nam osiągnąć wydajność osadzania/roztwarzania metalu powyżej 99%, oraz w znaczący sposób poprawi możliwą do uzyskania liczbę cykli rozładowania/ładowania – dodaje dr inż. Maciej Marczewski, lider zadań przewidzianych do realizacji po stronie polskiej.

   
Projekt otrzymał finansowanie w konkursie OPUS 22 + LAP/WEAVE, realizowanym przez Narodowe Centrum Nauki i Slovenian Research Agency.

Zespół tworzą:

  • prof. dr hab. inż. Władysław Wieczorek (kierownik projektu po stronie polskiej) 
  • dr inż. Maciej Marczewski (lider zadań przewidzianych do realizacji po stronie polskiej) 
  • prof. Robert Dominko (kierownik projektu po stronie słoweńskiej) 
  • dr Jan Bitenc (lider zadań przewidzianych do realizacji po stronie słoweńskiej).

Szczegółowe cele projektu badawczego:

  • Określenie najlepszych dodatków odziaływujących z kationami i anionami do dysocjacji par jonowych i desolwatacji wielowartościowych kationów w przygotowanych elektrolitach poprzez badania przesiewowe z wykorzystaniem obliczeń DFT i MD
  • Synteza dodatków wytypowanych przez badania przesiewowe oparte na obliczeniach DFT iMD
  • Wytypowanie najlepszych dodatków drogą eksperymentalną
  • Przygotowanie katod organicznych o wysokiej energii i pojemności praktycznej ponad 300 mAh/g
  • Osiągnięcie wydajności osadzania/roztwarzania metalu powyżej 99%

  
Abstrakt popularnonaukowy: 

   

Wirtualna wycieczka

   

Ranking Kierunków Studiów 2022 - logo

1. miejsce: 

biotechnologia 
technologia chemiczna

Nieprzerwanie od 2012 roku!

   

   

   

   

Projekty z programu SZAFIR

   

YoungChem