„Bateria litiu-sticlă”, pasul următor în evoluția bateriilor litiu-aer

baterie-litiu-oxigen---ecoprofit-1

Pentru moment, tehnologia bateriilor litiu-ion rămâne cea mai bună pe care o avem la dispoziție – deși încă putem vorbi de destul de multe dezavantaje. Una dintre direcțiile de dezvoltare pentru îmbunătățirea performanțelor bateriilor litiu-ion se referă la așa-numita tehnologie „litiu-aer”, prin care reacțiile necesare pentru producerea curentului electric utilizează oxigenul din mediul înconjurător, ceea ce poate asigura dimensiuni și mase mai reduse ale bateriilor.

baterie-litiu-oxigen---ecoprofit-2Totuși, bateriile litiu-aer suferă de două mari dezavantaje: mare parte din energia de încărcare este irosită prin procese de încălzire (pierderile pot ajunge și la 30%), iar durabilitatea este foarte scăzută. De asemenea, chiar dacă în principiu aceste baterii sunt mai ieftine constructiv, implică niște costuri foarte mari din cauza sistemelor conexe, de pompare a aerului, respectiv filtrarea sa de apă și dioxid de carbon.

Iată că specialiștii MIT speră să rezolve aceste probleme printr-un nou concept: bateria „litiu-sticlă”. Spre deosebire de o baterie litiu-aer convențională (în care oxigenul este absorbit din atmosferă în timpul încărcării, iar apoi, în faza de descărcare, oxigenul este eliberat înapoi în mediu – deci vorbim de o baterie „deschisă”), conceptul celor de la MIT presupune o baterie sigilată, în care oxigenul este combinat cu litiul în nanoparticule sub formă de sticlă.

baterie-litiu-oxigen---ecoprofit-3Denumite de creatori „nanolite”, cele trei tipuri de substanțe solide (Li2O, Li2O2 și LiO2) permit tranziția din una în cealaltă fără ca oxigenul să treacă prin faza de gaz – ceea ce înseamnă atât pierdere de energie, cât și probleme de stabilitate a structurii (volumul modificându-se la trecerea din gaz în solid).

Pentru aceasta a fost nevoie de integrarea acestor nanolite în matrici de cobalt, care să stabilizeze și să catalizeze aceste tranziții. Astfel, specialiștii MIT au reușit să reducă de cinci ori pierderile prin căldură (de la 1,2 volți la 0,24 volți). Ceea ce înseamnă că aceste baterii „litiu-sticlă” pot fi încărcate mult mai rapid și nici nu prezintă risc de explozie în cazul supraîncărcării.

În plus, în cadrul experimentelor de laborator, după un test de 120 cicluri încărcare/descărcare, specialiștii MIT au măsurat o pierdere a capacității mai mică de 2%. Iar asta în condițiile în care nu s-au utilizat materiale diferite sau mai scumpe față de ceea ce se găsește acum pe piața de baterii litiu-ion.

Așa încât, prin eficientizarea designului general și a proceselor de producție, o astfel de baterie „litiu-sticlă” ar putea asigura o capacitate dublă față de o baterie litiu-aer actuală, precum și o durată de viață mult mai lungă, în condițiile unei mai bune siguranțe în exploatare. E adevărat, aceste avantaje sunt promise și de alte tipuri de baterii, cum ar fi cele litiu-ion bazate pe titaniu, bateriile „BioSolar” ori cele pe bază de sodiu și potasiu.

Noul tip de baterie „litiu-sticlă” ar putea trece din stadiul de laborator în cel de prototip funcțional în maximum un an de zile, conform profesorului Ju Li. După care sunt șanse ca, până în 2020, în funcție și de fezabilitatea economică a scalabilității acestei idei, să vedem astfel de baterii echipând atât mașini electrice, dar și diverse echipamente electrice și electronice.