Przełom w technologii baterii: prosta zmiana struktury poprawia wydajność ogniw stałostanowych
Naukowcy z Korei Południowej opracowali nowatorską metodę zwiększania bezpieczeństwa i wydajności baterii stałostanowych, wykorzystując tanie materiały i zmieniając ich strukturę wewnętrzną. To odkrycie może zrewolucjonizować magazynowanie energii w smartfonach, pojazdach elektrycznych i innych zastosowaniach.
Nowe podejście do baterii stałostanowych
Baterie są fundamentem współczesnej technologii – zasilają smartfony, pojazdy elektryczne i wiele urządzeń codziennego użytku. Jednak tradycyjne rozwiązania, takie jak akumulatory litowo-jonowe, wciąż mają istotne wady: wysokie koszty oraz ryzyko pożaru czy eksplozji. Baterie stałostanowe od lat postrzegane są jako bezpieczniejsza alternatywa, lecz ich rozwój hamowały trudności w połączeniu bezpieczeństwa, wydajności i opłacalności.
Odkrycie zespołu naukowców z Korei Południowej
Przełom ogłosił 7 stycznia 2026 roku zespół badawczy z Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) pod kierownictwem prof. Dong-Hwa Seo. Współpracowali z nimi naukowcy z Seoul National University, Yonsei University oraz Dongguk University. Nowa metoda pozwala na znaczącą poprawę wydajności baterii stałostanowych poprzez inteligentne projektowanie struktury materiałów, bez konieczności stosowania drogich metali.
Dlaczego elektrolity stałe są wyzwaniem?
Tradycyjne akumulatory litowo-jonowe bazują na ciekłym elektrolicie, który umożliwia szybki ruch jonów litu między elektrodami. Ogniwa stałostanowe zastępują ciecz ciałem stałym, co poprawia bezpieczeństwo, ale spowalnia transport jonów. Dotychczasowe próby przyspieszenia tego procesu wymagały kosztownych metali lub skomplikowanych technologii produkcji.
Regulacja struktury krystalicznej jako klucz do sukcesu
Badacze skupili się na usprawnieniu ruchu jonów litu przez zastosowanie tzw. „anionów dwuwartościowych” (np. tlenu i siarki) w strukturze elektrolitu na bazie taniego cyrkonu (Zr). Wprowadzając te pierwiastki, udało się precyzyjnie zmodyfikować wewnętrzną budowę materiału, zwiększając dostępność ścieżek dla jonów i obniżając energię potrzebną do ich przemieszczenia. Ta strategia, określana jako „mechanizm regulacji szkieletu” (Framework Regulation Mechanism), umożliwiła kilkukrotne zwiększenie wydajności ogniw.
Potwierdzenie efektów zaawansowanymi metodami analizy
Do weryfikacji zmian strukturalnych wykorzystano szereg zaawansowanych technik, takich jak:
- dyfrakcja rentgenowska synchrotronu (Synchrotron XRD),
- analiza funkcji rozkładu par (PDF),
- spektroskopia absorpcyjna rentgenowska (XAS),
- modelowanie struktury elektronowej i dyfuzji z użyciem teorii funkcjonału gęstości (DFT).
Pozwoliło to szczegółowo zbadać zmiany w strukturze krystalicznej i ich wpływ na ruchliwość jonów litu.
Wyniki: tanie materiały, czterokrotnie lepsza wydajność
Testy laboratoryjne wykazały, że domieszkowanie elektrolitu tlenem lub siarką zwiększyło ruchliwość jonów litu od dwóch do czterech razy w porównaniu z konwencjonalnymi elektrolitami cyrkonowymi. Przykładowo, elektrolit z dodatkiem tlenu osiągnął przewodnictwo jonowe ok. 1,78 mS/cm, a z siarką – ok. 1,01 mS/cm. Przewodnictwo powyżej 1 mS/cm uznaje się za wystarczające do praktycznych zastosowań w temperaturze pokojowej.
Nowy kierunek w innowacjach baterii
„Poprzez nasze badania przedstawiliśmy zasadę projektowania, która pozwala jednocześnie poprawić koszt i wydajność ogniw stałostanowych przy użyciu tanich surowców. Potencjał zastosowania przemysłowego jest bardzo wysoki.” – prof. Dong-Hwa Seo
Badanie podkreśla zmianę kierunku badań nad bateriami – od poszukiwania nowych materiałów ku projektowaniu lepszych struktur. – Jae-Seung Kim
Publikacja i finansowanie badań
Wyniki zostały opublikowane 27 listopada 2025 r. w czasopiśmie Nature Communications. Prace finansowały m.in. Samsung Electronics Future Technology Promotion Center, National Research Foundation of Korea oraz National Supercomputing Center.
Źródło: ScienceDaily
Obserwuj
Może Cię również zainteresować
Green Gas Poland 2026 – najważniejsze wydarzenie branży biogazu i biometanu
Green Gas Poland 2026, organizowane przez Unię Producentów i Pracodawców Przemysłu Biogazowego i Biometanowego (UPEBBI), to najbardziej prestiżowa doroczna konferencja sektora biogazu i biometanu w Polsce. W 2026 roku wydarzenie odbędzie się w dwóch odsłonach – wiosennej i jesiennej – gromadząc liderów rynku, samorządowców, inwestorów oraz ekspertów branżowych.
Nowoczesna hurtownia fotowoltaiczna Jelonek.store – kompleksowe zaplecze dla branży OZE
Rynek odnawialnych źródeł energii w Polsce rozwija się w bardzo dynamicznym tempie. Rosnące zainteresowanie fotowoltaiką oraz magazynowaniem energii sprawia, że instalatorzy i firmy wykonawcze coraz częściej poszukują partnerów, którzy są w stanie zapewnić nie tylko wysokiej jakości komponenty, ale również ich realną dostępność, szybkie terminy realizacji oraz wsparcie techniczne.
Energa Operator wdraża FDIR – szybsza reakcja na awarie i krótsze przerwy w dostawie prądu
Energa Operator uruchomiła w pełni automatyczny system FDIR w gdańskim oddziale, skracając czas przywracania zasilania do zaledwie 2 minut i 29 sekund. To pierwsze tak kompleksowe wdrożenie tej technologii w Polsce.
Awaria połączenia elektroenergetycznego Polska-Szwecja – system pozostaje stabilny
Połączenie energetyczne między Polską a Szwecją zostało tymczasowo wyłączone z powodu usterki. Polskie Sieci Elektroenergetyczne zapewniają, że system działa stabilnie i spełnia wszystkie kryteria bezpieczeństwa.
ORLEN i KOWR łączą siły na rzecz rozwoju biogazu i biometanu w Polsce
Grupa ORLEN oraz Krajowy Ośrodek Wsparcia Rolnictwa rozpoczynają strategiczną współpracę, której celem jest rozwój instalacji biogazowych i biometanowych. Inicjatywa ma przyspieszyć dekarbonizację transportu i zwiększyć udział odnawialnych gazów w polskiej energetyce.
Nowa ustawa ochroni beneficjentów programu Czyste Powietrze przed skutkami nierzetelnych wykonawców
Ministerstwo Klimatu i Środowiska przygotowało projekt ustawy mający wesprzeć osoby poszkodowane przez nieuczciwych wykonawców w programie Czyste Powietrze. Nowe przepisy przewidują zawieszenie dochodzenia zwrotu zaliczek oraz wsparcie w odzyskiwaniu należności od firm objętych postępowaniami karnymi.
Komentarze