Wapń zamiast litu: możliwe baterie o dużej pojemności i trwałości

Metale ziem rzadkich są drogie, co prawdopodobnie nie zmieni się w najbliższym czasie wraz z dalszym rozpowszechnianiem się smartfonów, samochodów elektrycznych i domowych systemów magazynowania energii.

Wapń i tlen, lub w połączeniu jako tlenek wapnia lub nadtlenek wapnia, są jednymi z najpowszechniej występujących pierwiastków. Można je znaleźć praktycznie na całej planecie. Nadtlenek wapnia znajduje się również w gumie do żucia i paście do zębów, w wypiekach i gumie.

Ponieważ lekki metal wapń ma większy promień atomowy i silniejsze wiązania molekularne niż na przykład lit, w normalnych warunkach pojawiają się problemy, które uniemożliwiają jego praktyczne wykorzystanie.

Chociaż takie baterie mają wysoką gęstość energii, mogą być ładowane tylko kilka razy w temperaturze pokojowej i dlatego nie nadają się do codziennego użytku.

Naukowcom z Chin udało się teraz w imponujący sposób wyeliminować tę wadę baterii wapniowo-tlenowej i naładować nowy projekt 700 razy.

Zamiast tlenku wapnia, który można rozbić tylko przy dużym wysiłku, zastosowano nadtlenek wapnia, który ma znacznie słabsze wiązanie. Wymagany był również specjalnie dostosowany elektrolit.

Najważniejszym elementem są jednak nanorurki węglowe pokryte wapniem. Ta maleńka rurka znajduje się w elektrolicie i jest z kolei otoczona inną nanorurką, która tworzy katodę.

W eksperymencie możliwe było naładowanie smartfona za pomocą tej miękkiej baterii, która po raz kolejny została wpleciona w oddychającą tkaninę.

Cały system jest wciąż w fazie eksperymentalnej. Jednym z zarzutów jest to, że ładowanie jest wysoce nieefektywne. Moc wymagana do ładowania jest zatem znacznie wyższa niż pojemność, która jest ostatecznie dostępna.

A jednak udało się skonstruować wytrzymałą baterię, która składa się niemal wyłącznie z powszechnie dostępnych i niedrogich materiałów.