Międzynarodowy zespół naukowców dokonał przełomowego odkrycia, opracowując baterię litowo-jonową opartą na manganie, która dorównuje wydajnością tradycyjnym i droższym bateriom opartym na kobalcie i niklu. Swoje wyniki badacze opublikowali w czasopiśmie "ACS Central Science".

Baterie litowo-jonowe, choć powszechnie znane i stosowane, nie opierają się wyłącznie na licie. Katody tych baterii często zawierają kobalt i nikiel, czyli metale, które nie tylko są kosztowne, ale także wiążą się z problemami związanymi z ich pozyskiwaniem i dostępnością. Mangan, będący piątym najobficiej występującym metalem w skorupie ziemskiej, od dawna stanowił przedmiot badań jako potencjalny, tańszy i bardziej zrównoważony materiał elektrodowy. Mimo to, osiągnięcie z niego równie wydajnych baterii jak te oparte na kobalcie i niklu, w praktyce okazało się trudniejsze.

Reklama

ZOBACZ KALENDARZ GWIAZDY MotoGP »

Kalendarz dla motocyklisty na rok 2026 Gwiazdy MotoGP.

Duży 42x30 cm. 79 zł WYSYŁKA GRATIS!

Kalendarz motocyklowy na rok 2026 ścienny, przedstawiający najważniejszych bohaterów tego sezonu MotoGP. Marc Marquez, Jorge Martin, Johann Zarco, Raul Hernandez, Fabio Quartararo, Franco Morbidelii, Pedro Acosta, Pecco Bagnaia, Marco Bezzecchi, Alex Marquez i inni w obiektywnie Łukasza Świderka, polskiego fotografa w MotoGP

KUP TERAZ. WYSYŁKA GRATIS »

Badania przeprowadzone przez japońsko-australijski zespół skupiły się na tlenku litu i manganu (LiMnO2), aby sprawdzić, czy mogą poprawić jego wydajność w bateriach. Zespół przyjrzał się różnym strukturom krystalicznym LiMnO2, czyli układom atomów wewnątrz stałego kryształu, aby zrozumieć, które z nich mogą przynieść lepsze efekty w kontekście przechowywania i szybszego ładowania energii.

Okazało się, że jedna ze struktur krystalicznych, nazwana "monokliniczną", może reagować w sposób, który pozwala baterii na przechowywanie większej ilości energii oraz szybsze jej uwalnianie. Kluczem do sukcesu było opracowanie metody wzrostu kryształów monoklinicznych LiMnO2 za pomocą stosunkowo prostego procesu: kalcynacji, czyli ogrzewania do wysokich temperatur.

Proces ten wymagał jedynie dwóch składników stałych, co znacznie redukuje wpływ na środowisko w porównaniu do produkcji tradycyjnych elektrod baterii, które często wymagają długich list materiałów i wielu etapów wytwarzania. Opracowany przez naukowców materiał litowo-manganowy osiągnął gęstość energetyczną na poziomie 820 watogodzin na kilogram, przewyższając konwencjonalne materiały oparte na niklu, które osiągają około 750 watogodzin na kilogram.

Jednym z największych wyzwań dla materiałów opartych na manganie była ich tendencja do stopniowego spadku napięcia (tzw. degradacja napięcia) w miarę upływu czasu. Zaskakujące było to, że w przypadku nowego materiału opracowanego przez zespół naukowców, nie zaobserwowano tego problemu.

Pomimo tych obiecujących wyników, badacze zwracają uwagę, że przed manganem jeszcze długa droga, zanim zastąpi kobalt w pojazdach elektrycznych. Jednym z problemów jest skłonność manganu do rozpuszczania się w stosunkowo krótkim czasie. Możliwe jest jednak przeciwdziałanie temu zjawisku poprzez modyfikację innych elementów baterii, na przykład stosując bardzo skoncentrowany elektrolit i pokrycie katody fosforanem litu.

Naukowcy mają nadzieję, że ich odkrycie przyczyni się do komercjalizacji elektrod opartych na manganie. W ich wizji "idealna" przyszłość dla tego materiału obejmowałaby jego wykorzystanie w pojazdach elektrycznych. To odkrycie może stanowić istotny krok naprzód w kierunku bardziej zrównoważonej i efektywnej technologii baterii, która mogłaby znacznie obniżyć koszty produkcji i jednocześnie ograniczyć wpływ na środowisko. Dla motoryzacji ery prądu byłby to znaczący krok naprzód.