Super pojemne baterie - nanorurki węglowe w ogniwach

Elektroda wykonana z nanorurek węglowych znacząco poprawia właściwości baterii litowo-siarkowej, dzięki czemu pojedynczy moduł baterii ma pojemność nawet do 1320 mAh/g! Odkrycie to może znacząco przyspieszyć wprowadzenie na rynek niezwykle pojemnych baterii litowo-siarkowych, donosi "Nature Materials".

Trudno sobie dziś wyobrazić świat bez baterii wielokrotnego użytku, popularnie zwanych akumulatorkami. Wynika to z faktu, iż niemal każdy mieszkaniec rozwiniętych rejonów świata nosi przy sobie przynajmniej jedno urządzenie zasilane energią elektryczną magazynowaną w małym akumulatorze. Z tego też powodu, na całym świecie prowadzone są badania nad coraz bardziej zaawansowanymi bateriami, których pojemność umożliwiałaby bardzo długą, ciągłą pracę urządzeń elektrycznych (np. komputerów przenośnych, telefonów komórkowych czy urządzeń nawigacji samochodowej).

Jedną z alternatyw dla dziś powszechnie dostępnych baterii litowo- jonowych są baterie litowo-siarkowe, których pojemność elektryczna (teoretycznie) może być znacznie większa - aż 5 razy. Głównym problemem ograniczającym upowszechnienie tego typu akumulatorków jest niestabilność spowodowana "przeciekaniem" jonów polisiarkowych z elektrody do elektrolitu, co skutkuje zmniejszeniem aktywnej masy elektrody, czyli redukcją pojemności elektrycznej baterii.

Kanadyjscy naukowcy wykorzystując jako szkielet elektrody baterii litowo-siarkowej nanorurki węglowe o średnicy 6 nanometrów, stworzyli stabilny układ, którego element siarkowy pozostaje zawsze tam gdzie powinien, czyli na elektrodzie. Nanorurki węglowe, to zwinięte w rulon płaszczyzny utworzone wyłącznie z atomów węgla, a nanometr to miliardowa część metra.

Nowa bateria litowo-siarkowa powstaje w kilku etapach - pierwszy polega na "konstrukcji" węglowego nanorusztowania tworzącego aktywną elektrodę, które w dalszej kolejności jest impregnowane roztopioną siarką. Siarka (oblepiająca nanorurki węglowe) podczas stygnięcia kurczy się, dzięki czemu powstają nanoprzestrzenie, w których będzie się znajdował elektrolit. By dodatkowo zabezpieczyć układ przed wyciekaniem jonów polisiarkowych do elektrolitu, całość pokrywana jest odpowiednio dobranym polimerem.

Tak przygotowana bateria, składająca się z pojedynczego ogniwa, ma pojemność elektryczną dochodzącą nawet do 132. mAh/g (co stanowi 80 procent teoretycznie obliczonej pojemności baterii litowo- siarkowej)!

Według naukowców, wyniki badań są bardzo zachęcające, i tylko kwestią czasu jest pojawienie się tego typu akumulatorków na pułkach sklepowych.