Polacy opracowali nowy typ ładowalnych baterii
Polacy opracowali nowy typ ładowalnych baterii. Bezpieczniejszych, bardziej wydajnych i ekologicznych. Wynalazek można zastosować nawet do samochodów elektrycznych czy większych maszyn.
Na rynku jest duże zapotrzebowanie na coraz bardziej wydajne, pojemne i tanie w produkcji baterie litowych, które można ponownie ładować. Obniżanie kosztów produkcji wpływa negatywnie na bezpieczeństwo użytkownika. Naukowcy z Wydziału Chemii UW, przy współudziale ekspertów z Instytutu Chemii Przemysłowej, opracowali polimerowy elektrolit, który minimalizuje ryzyko zapłonu baterii litowej.
Po pierwsze bezpieczeństwo
Opracowane przez nas ogniwo bazuje na znanych i wykorzystywanych komercyjnie materiałach elektrodowych. Przeprowadziliśmy jednak istotne modyfikacje, które pozwoliły zminimalizować użycie lotnych składników, co podnosi bezpieczeństwo eksploatacji baterii - mówi dr Bartosz Hamankiewicz z Wydziału Chemii UW, główny twórca ogniwa.
Podstawowymi materiałami elektrodowymi, użytymi do zbudowania nowej baterii, są tlenki o strukturze spinelu: litowo-tytanowy, użyty jako elektroda ujemna, oraz tlenek litowo-manganowy – jako elektroda dodatnia. Oba materiały oddziela membrana polimerowa, która zastępuje elektrolit w stanie ciekłym.
Dzięki temu w sytuacjach awaryjnych bateria nie ulegnie tak gwałtownemu utlenieniu, które powoduje samozapłon, co zdarzało się np. w niektórych modelach baterii smartfonów. Jest to szczególnie istotne w przypadku wykorzystania akumulatorów o większej mocy. Uszkodzenie np. akumulatora zasilającego samochód elektryczny w trakcie jazdy może wywołać eksplozję zagrażającą życiu. Szczególnie w tym kontekście, rozwoju samochodów z napędem elektrycznym, istotne jest poszukiwanie metod tworzenia ogniw zasilających bezpiecznych w eksploatacji – dodaje dr Hamankiewicz.
Dzięki zastosowaniu nowych materiałów baterię można przechowywać i przewozić w stanie naładowanym, co pozwala obniżyć koszty magazynowania i transportu. Do tej pory nie było to możliwe ze względu na zbyt duże niebezpieczeństwo samozapłonu.
Materiały zastosowane do budowy ogniwa dr. Hamankiewicza są związkami nietoksycznymi, a więc bezpiecznymi dla środowiska, w przeciwieństwie np. do obecnie stosowanych związków kobaltu. Nowe ogniwo może być stosowane do zasilania pojazdów w pełni elektrycznych.
Po drugie komercjalizacja
Wynalazek jest na etapie zgłoszenia krajowego patentu. Najprawdopodobniej w niedalekiej przyszłości zostanie objęty międzynarodową ochroną patentową.
Z powodu ogromnych kosztów, jakich wymaga zbudowanie pracowni do testów w skali ćwierć- i półtechnicznej, do tej pory naukowcy mieli możliwość przeprowadzenia jedynie testów w skali laboratoryjnej. Obecnie Uniwersytecki Ośrodek Transferu Technologii poszukuje inwestora branżowego wśród największych koncernów, głównie zagranicznych.
Naszym zadaniem jest przeprowadzić ten wynalazek przez proces komercjalizacyjny, tak aby w przyszłości mogły z niego korzystać szerokie grupy użytkowników w możliwie dużej skali. Na tym etapie konieczne jest sfinansowanie kosztownych badań i testów w skali dostatecznej do tego, by otworzyć drogę do projektowania produktów do użytku masowego i przemysłowego. Wierzę, że ze względu na potencjał tego wynalazku uda nam się pozyskać inwestora, a następnie przekonać światowych producentów akumulatorów do wykorzystywania tej myśli technologicznej – mówi dr Robert Dwiliński, dyrektor UOTT.
Komentarze (10)
Stanley, 14 grudnia 2016, 18:25
Jest też inna metoda, wystarczy opublikować w możliwie dużej ilości miejsc tak by nie było wątpliwości kto pierwszy wpadł na pomysł, wówczas nie ma znaczenia data zgłoszenia bo nie można opatentować tego co było już znane w domenie publicznej. Taniej wyjdzie. Data może zostać ustalona na podstawie publikacji. Tego rodzaju poradę spotkałem na prezentacji o prawie patentowym dla kodu źródłowego (algorytm) - w kontekście amerykańskiego prawa patentowego i tamtejszych startupów. Ponieważ procedury są powolne, potrzeba dom zastawić żeby uzyskać ochronę czasami lepiej jest popracować, publikować szukać sponsora nie siedzieć na laurach i czekać. Wiadomo że z ochroną patentową jest gwarancja, że firma dysponująca pieniędzmi nie podpatrzy bezkarnie co się im prezentuje, chwila moment zeby ukraść pomysł.. Jednak bulenie za patent to nie jest jedyna ścieżka ochrony! Jeśli się falą publikacji zmiecie wszelkie wątpliwości to i szansa na zatrudnienie, szansa na odcinanie kuponów nie składowanie do szuflad z orderami.
thikim, 14 grudnia 2016, 19:43
W pierwszym zdaniu czytam:
No i ok. Czytam dalej. I tam już tylko bezpieczeństwo
i ekologia.
Nagle to "bardziej wydajnych" znika.
Ale ostatni akapit to "komercjalizacja" i to chyba wyjaśnia to "bardziej wydajnych".
Co do bezpieczeństwa to szkoda że jawnie nie napisali: bezpieczniejsze niż samsungowe bomby
Myślałem kiedyś o takiej metodzie. Tylko że to niesie pewną niedogodność. Do czasu opatentowania bezpośrednie kupony może odcinać każdy.
TrzyGrosze, 14 grudnia 2016, 20:11
Ed
I coś mi świta, że po upublicznieniu również autor ma zamkniętą drogę do patentu.
thikim, 15 grudnia 2016, 13:35
Zgadza się. Po upublicznieniu nie można opatentować. Oczywiście patent nie jest jedyną formą czerpania korzyści z wynalazku. Można opublikować i też czerpać.
radar, 15 grudnia 2016, 20:40
Nie w tym rzecz. Porada dotyczyła amerykańskiego prawa patentowego ponieważ tam, masz rok po opublikowaniu na złożenie wniosku patentowego. Cool
thikim, 16 grudnia 2016, 07:21
Jaka "porada"? A Stanleya, rzeczywiście pisał o amerykańskim prawie. Tam faktycznie może być tak jak piszesz. W artykule jest mowa o międzynarodowym patencie. W wypadku publikacji przed patentem nie zadziałałby on wszędzie, między innymi w Polsce. Czyli publikacja oznacza ograniczenie ilości krajów w których patent działa.
ww296, 16 grudnia 2016, 12:36
Moim zdaniem dokonali bardzo niewielkich zmian w technologii (na zasadzie troszkę więcej tego i mniej tamtego) i próbują na tym zarobić. Nie są w stanie ruszyć z masową produkcja i albo chcą zarobić na patencie albo pozyskać inwestora.
Niestety, podobnych zmian dokonał Samsung np w Note 7 i pomimo wielkiego potencjału nie wyszło to dobrze.
thikim, 16 grudnia 2016, 23:09
Już w drugim poście pisałem, że poza tym bezpieczniej to najwyraźniej nie ma nic więcej w tych bateriach.
Stanley, 17 grudnia 2016, 11:42
Podobnych? Jakim cudem doszedłeś do takiego wniosku?
Dziwne że autor niusa(oraz Ty) wspomina o telefonach skoro nie jest mowa o zwiększeniu pojemności kosztem bezpieczeństwa(inna sprawa że to nie bateria zawiniła), mowa jest przecież o innych bateriach niż w telefonach! W dodatku wprost podsumowane: "opracowali polimerowy elektrolit, który minimalizuje ryzyko zapłonu baterii litowej".
Skoro mowa o gazach to np. samochodach nie o problemach telefonów. Nie mam jasności 100% czy mowa o akumulatorach li-ion(walce jak w starszych laptopach) - niebezpiecznych wybuchowych granatach czy litowo polimerowych skoro projekt bazuje na polimerze. Ale najwyraźniej kolejny raz ktoś w "internetach" wrzuca do jednego worka wszystkieakumulatory z litowym elektrolitem. To jest błąd merytoryczny!. Akumulatory w telefonach są niebezpieczne ale ze wzgledu na konstrukcje mają mniejszy prąd rozładowywania niż akumulatory walcowe klasyczne li-ion. To jest zasadnicza różnica która jest wciąż w "internetach" sprowadzana pod wspólny mianownik.. Jakby pod jednym mianownikiem opisać akumulator kwasowo ołowiowy i żelowy no bo elektrolit na tej samej bazie.
Baterie walcowe potocznie określane jako li-ion umieszczone w metalowej obudowie bo elektroda nie jest tak odporna na uszkodzenia mechaniczne jak wykorzystana w li-poly (które się zawija jak sreberka i formuje w dowolne kształty) W li-ion elektrody mają lepsze przewodnictwo jest też większa ruchliwość jonów, ale zazwyczaj uwalniają się niebezpieczne gazy. Nic dziwnego że mimo powszechności "sreberek", wręcz monopolu, wciąż poszukane są kruche materiały http://laboratoria.net/technologie/20204.html - technologie których próżno szukać w telefonach! Moze jestem w błędzie?
O Samsungu 7 czytałem coś innego. Przyczyną eksplodowania baterii, nie jest wadliwa bateria(wcale lub nie jest wyłącznie) ale zbyt ciasna obudowa i bliskość metalowego szkieletu który wyginając się narusza powłokę baterii i powoduje zwarcie.
Przyczyna(fotki): http://www.chip.pl/news/sprzet/telefony/2016/12/znamy-mozliwa-przyczyne-wybuchow-samsunga-galaxy-note-7
Wymiana baterii nie pomaga(poszlaka na potwierdzenie przyczyny) http://www.chip.pl/news/sprzet/telefony/2016/09/kolejny-dzien-kolejny-problem-z-galaxy-note7
Obarczali odpowiedzialnościa fabryke baterii bo to było wygodne wizerunkowo.
ww296, 18 grudnia 2016, 13:30
Np ja do "jednego wora" wrzucam wszelkie baterie "litowo - jonowe" Li-polimerowe, nawet Litowo-żelazowe pomimo trochę innych parametrów napięcia.
Pewnie to dlatego, że jestem ich użytkownikiem a nie producentem czy konstruktorem. Nie ma dla mnie znaczenia czy są stosowane w samochodach czy telefonach - li-jon to li-jon i tyle.
Oczywiście drobne zmiany chemiczne maja pewien wpływ na parametry ogniwa - niektóre są bardziej pojemne a za to maja mniejsze prądy rozładowania, lub inna żywotność itp.
A dlaczego nazywają się Litowo - jonowe? bo występuje ruch jonów Litu miedzy Anodą i katodą. Anoda w takich ogniwach zbudowana jest ze związków Litu - jakim to dokładnie związek to właśnie miedzy innymi te zmiany.
Druga sprawa to elektrolit umożliwiający ruch jonów litu i separator oddzielający obie części ogniwa.
Kluczowe sprawy:
1 znaleźć taki związek na anodę, który jest w stanie przyjąć i oddać jak najwięcej jonów Litu.
2 zminimalizować odległość miedzy elektrodami
3 zastosować materiały o stosunkowo niskiej gęstość aby ograniczyć wagę.
No i teraz w tych dziedzinach dokonuje się "postęp" miedzy innymi w tym artykule "wynalazcy" zaproponowali po prostu inne związki który przy okazji trochę lepszych parametrów okazały się mniej reaktywne niż te stosowane do tej pory.
Co do Samsunga - zanim jeszcze był oficjalny komunikat gdzieś dotarła do mnie informacja o problemem z właśnie separatorem między elektrodami który był zbyt delikatny i w pewnych warunkach ulegał zniszczeniu przez co dochodziło do zwarcia wewnątrz ogniwa (zewnętrzne zabezpieczenia zwarciowe w takim przypadku nie działały po prostu) i stąd problem - po prostu zrobili zbyt małą baterię. Dokłądnych szczegółów technicznych na peweno nie poznamy.
Do do akumulatorów kwasowych - również wrzucam je do jednego wora - no bo czemu nie? zasada działania taka sama - powstaje siarczek ołowiu - różnica miedzy aku AGM czy żelowymi to tylko forma elektrolitu (w AGM uwięzienie w innym materiale, w żelowy po prostu elektrolit w postaci galarety (gelu)
reszta różnic to już naprawdę szczegóły - dodanie związków i zaworków aby nie następowało nadmierne odparowania wody z elektrolitu czy sama konstrukcja ogniwa.