Sukces polskich naukowców. Baterie z ziemniaków i kukurydzy?

Naukowcy z Uniwersytetu Jagiellońskiego opracowali rozwiązania, które mogą zmienić rynek akumulatorów i magazynów energii. Profesor Marcin Molenda, który kieruje Zespołem Technologii Materiałów i Nanomateriałów Wydziału Chemii krakowskiej uczelni, opracował wraz ze swoimi współpracownikami sposoby wytwarzania nowych typów magazynów energii.

Badania nad zagadnieniem magazynowania energii trwały kilkanaście lat. Wynika z nich, że możliwe jest wprowadzenie systemowych zmian w produkcji wysokonapięciowych akumulatorów. Profesor Molenda uważa, że stosując rozwiązania tzw. zielonej chemii, można produkować na dużą skalę ekologiczne magazyny energii, uniezależniając się przy tym od rzadkich, kosztownych i szkodliwych dla środowiska surowców, czyli licznych metali i grafitu.

Anody ze skrobi (CAG) to jedna z technologii, którą opracowali krakowscy naukowcy. Pozwala ona na wytwarzanie materiałów anodowych w oparciu o żel węglowy (carbogel), który pozyskuje się ze skrobi, która jest surowcem odnawialnym. Może ona być ekstrahowana z ryżu, ziemniaków czy kukurydzy, a następnie poddana procesowi żelatynizacji z użyciem wody.

CAG pozwala na zastąpienie w produkcji akumulatorów grafitu naturalnego i syntetycznego, bez wpływu na wydajność baterii. Co więcej, z przeprowadzonych testów wynika, że anody cechują się żywotnością na poziomie ponad 1500 cykli naładowania i rozładowania.

- Opracowany carbogel jest odpowiedni do produkcji zielonych ogniw litowo-jonowych o obniżonym śladzie węglowym. Ogromną korzyścią jest przy tym swobodny dostęp do surowca i całkowite uniezależnienie się od zagranicznych dostawców grafitu. CAG wykazuje porównywalną gęstość energii w porównaniu do akumulatorów z naturalnym grafitem, a dodatkowo ma tę przewagę, że pozwala na uzyskanie wyższej mocy - tłumaczy prof. Marcin Molenda, kierujący na UJ Zespołem Technologii Materiałów i Nanomateriałów.

Drugą technologią jest LKMNO, czyli katody produkowane bez udziału kobaltu, z pięciokrotnie mniejszą zawartością niklu i dwukrotnie mniejszą ilością litu. Produkcja katody jest oparta na wodnej technice z etapem suszenia kondensacyjnego i kalcynacji w umiarkowanych temperaturach.

- Koszt wytworzenia katody LKMNO jest dwukrotnie mniejszy w porównaniu z kosztami produkcji najnowocześniejszych katod klasy NMC, w których jest nikiel, mangan i kobalt. Dodatkową przewagą naszego rozwiązania jest to, iż użyty w akumulatorze lit, którego potrzeba dwukrotnie mniej niż w NMC, jest w pełni efektywny. We współczesnych bateriach litowo-jonowych lit, który jest dość kosztowny, pracuje w około 50 proc. To czyste marnotrawstwo. W modelu LKMNO jest on wykorzystany w 100 procentach - wyjaśnia prof. Marcin Molenda.

Kolejna technologia, którą opracował zespół profesora Molendy, to CCL (Carbon Conductive Layer). Jej zastosowanie pozwala na stworzenie akumulatorów nowej generacji. CCL to nanotechnologiczna metoda precyzyjnego pokrywania materiałów aktywnych zawartych w magazynach energii cienką powłoką węglową. Pozwala to na duże zagęszczenie energii, a także zapewnia wysoki poziom bezpieczeństwa akumulatorów, w których praktycznie wyeliminowano możliwość wystąpienia samozapłonu.

Opracowane przez naukowców z Krakowa rozwiązania są objęte ochroną patentową. Obecnie trwają prace nad tym, by nowe technologie trafiły do procesów produkcyjnych. Naukowcy są otwarci na współpracę z inwestorami i oferują pomoc na każdym etapie podnoszenia poziomu gotowości technologicznej w całym procesie.