Klorna baterija ima 6 puta veći kapacitet od litij ionske

Znanstvenici Sveučilišta Stanford koji eksperimentiraju s desetljećima starom arhitekturom baterija za jednokratnu uporabu, razvili su novu verziju koja ne samo da se puni, već nudi oko šest puta veći kapacitet od današnjih litij-ionskih rješenja. Otkriće se temelji na stabilizaciji reakcija hlapivog klora u uređaju, a jednog bi dana moglo biti osnova za baterije visokih performansi koje napajaju pametne telefone tjedan dana.

Nova baterija opisana je kao baterija s alkalnim metalom i klorom, a temelji se na kemiji koja se prvi put pojavila 1970-ih pod nazivom litij-tionil klorid. Ove su baterije visoko cijenjene zbog velike gustoće energije, ali se oslanjaju na visoko reaktivan klor što ih čini neprikladnima za bilo što drugo osim za jednokratnu uporabu.

U običnoj punjivoj bateriji, elektroni putuju s jedne na drugu stranu tijekom pražnjenja, a zatim se vraćaju u svoj izvorni oblik dok se baterija puni. U ovom slučaju, natrijev klorid ili litijev klorid se pretvara u klor, koji je previše reaktivan da bi se s velikom učinkovitošću vratio u klorid.

Autori ove nove studije  misle da su smislili rješenje za ovaj problem. Tim je eksperimentirao s natrijevim kloridom i klorom kako bi pokušao poboljšati performanse baterije, ali je otkrio da se kemikalija zapravo stabilizirala, što je bateriji omogućilo određeni stupanj ponovnog punjenja. Naknadna istraživanja dovela su tim do razvoja novog materijala elektrode od poroznog ugljika koji djeluje poput spužve, upijajući nestabilne molekule klora, sigurno ih skladišteći za pretvaranje natrag u natrij.

"Molekula klora zarobljena je i zaštićena u sićušnim porama ugljikovih nanosfera kada se baterija napuni", kaže Guanzhou Zhu, jedan od vodećih autora studije. “Zatim, možemo isprazniti bateriju i pretvoriti klor u NaCl - kuhinjsku sol i ponoviti ovaj postupak tijekom mnogih ciklusa. Trenutno to možemo ponoviti u 200 ciklusa, no još uvijek ima prostora za poboljšanja. Za usporedbu, litij-ionska baterija zadržava puni kapacitet između 500 i 1000 ciklusa.

Tim je svojim eksperimentima također pokazao vrlo visoku gustoću energije u prototipu baterije, koja stvara 1.200 mAh po gramu materijala elektrode, što je otprilike šest puta više od današnje tehnologije litij-ionskih baterija.

Znanstvenici vjeruju da bi njihova baterija mogla biti najkorisnije u slušnim aparatima i daljinskim upravljačima ili da se koristi za napajanje uređaja koji zahtijevaju samo rijetko punjenje, poput satelita ili daljinskih senzora koji bi se mogli nadopuniti solarnom energijom.

Za uporabu u pametnim telefonima i električnim vozilima, znanstvenici će morati povećati bateriju i projektirati odgovarajuću strukturu, uz istovremeno povećanje broja ciklusa punjenja.

Čitavu studiju objavljenu u časopisu Nature možete pronaći na ovoj poveznici.