Litijum-jonske baterije su danas sveprisutne, ali to ne znači da su najbolje rešenje za sve oblasti primene. TU Vien je sada uspeo da razvije kiseonik-jonsku bateriju koja ima neke važne prednosti. Iako ne dozvoljava tako veliku gustinu energije kao litijum-jonska baterija, njen kapacitet skladištenja se ne smanjuje nepovratno tokom vremena: može se regenerisati i tako može omogućiti izuzetno dug radni vek.
Pored toga, kiseonik-jonske baterije mogu se proizvoditi bez retkih elemenata i napravljene su od nesagorivih materijala. Zajedno sa partnerima iz Španije već je podneta prijava za patent za ideju nove baterije. Kiseoničko-jonska baterija može biti odlično rešenje za velike sisteme za skladištenje energije, na primer za skladištenje električne energije iz obnovljivih izvora.
„Imamo dosta iskustva sa keramičkim materijalima koji se mogu koristiti za gorivne ćelije već neko vreme“, kaže Aleksandar Šmid sa Instituta za hemijske tehnologije i analitiku pri TU Beč. „To nam je dalo ideju da istražimo da li bi takvi materijali mogli biti pogodni i za pravljenje baterije.“
Keramički materijali koje je proučavao TU Vien tim mogu da apsorbuju i oslobađaju dvostruko negativno naelektrisane jone kiseonika. Kada se primeni električni napon, joni kiseonika migriraju sa jednog keramičkog materijala na drugi, nakon čega se mogu naterati da migriraju nazad, stvarajući tako električnu struju.
„Osnovni princip je zapravo veoma sličan litijum-jonskoj bateriji“, kaže prof. Jirgen Fleig. „Ali naši materijali imaju neke važne prednosti.“ Keramika nije zapaljiva — tako da su požarne nezgode, koje se iznova dešavaju sa litijum-jonskim baterijama, praktično isključene. Osim toga, nema potrebe za retkim elementima, koji su skupi ili se mogu ekstrahovati samo na ekološki štetan način.
„U tom pogledu, upotreba keramičkih materijala je velika prednost jer se mogu veoma dobro prilagoditi“, kaže Tobijas Huber. „Možete relativno lako zameniti određene elemente koje je teško nabaviti drugim. Prototip baterije i dalje koristi lantan — element koji nije baš redak, ali nije ni sasvim uobičajen. Ali čak i lantan treba zameniti nečim jeftinijim, a istraživanja o tome su već u toku. Kobalt ili nikl, koji se koriste u mnogim baterijama, uopšte se ne koriste.
Ali možda je najvažnija prednost nove tehnologije baterija njena potencijalna dugovečnost: „U mnogim baterijama imate problem da u nekom trenutku nosači punjenja više ne mogu da se pomeraju“, kaže Aleksandar Šmid. „Tada više ne mogu da se koriste za proizvodnju električne energije, kapacitet baterije se smanjuje. Posle mnogo ciklusa punjenja, to može postati ozbiljan problem.“
Kiseoničko-jonska baterija se, međutim, može regenerisati bez ikakvih problema: ako se kiseonik izgubi usled nuspojava, onda se gubitak jednostavno može nadoknaditi kiseonikom iz okolnog vazduha.
Novi koncept baterija nije namenjen pametnim telefonima ili električnim automobilima, jer kiseonik-jonska baterija postiže samo oko trećinu gustine energije na koju se koristi litijum-jonska baterija i radi na temperaturama između 200 i 400 °C. Tehnologija je, međutim, izuzetno interesantna za skladištenje energije.
„Ako vam je potrebna velika jedinica za skladištenje energije za privremeno skladištenje solarne ili energije vetra, na primer, kiseonik-jonska baterija bi mogla biti odlično rešenje“, kaže Aleksandar Šmid. „Ako izgradite čitavu zgradu punu modula za skladištenje energije, niža gustina energije i povećana radna temperatura ne igraju odlučujuću ulogu. Ali snage naše baterije bi tu bile posebno važne: dug radni vek, mogućnost proizvodnje velikih količine ovih materijala bez retkih elemenata i činjenica da kod ovih baterija nema opasnosti od požara“.
Rad je objavljen u časopisu Advanced Energy Materials.
