„Bezpieczne i tanie przechowywanie energii” – twierdzi ten profesor z Uniwersytetu Florydzkiego na temat baterii, która konkuruje z litusem.

18/10/2026 22:00

Zaktualizowano na

18/10/2026 22:00

Zespół z FAMU-FSU College of Engineering, wspólnej szkoły inżynierii Florida A&M University i Florida State University, przedstawił ładowalny akumulator jonowo-cynkowy na bazie wody, który ma zaimponować zarówno w zakresie magazynowania energii na dużą skalę, jak i w systemach domowych.

Rozwój ten, kierowany przez profesora Petru Andrei i doktoranta Peng Wanga, został opublikowany w ACS Omega i opiera się na tanich materiałach oraz prostszym procesie montażu niż zwykle.

Rozwiązanie konkurencji z litusem

Rozwój ten następuje w momencie, gdy baterie jonowe litu nadal stanowią standard w przemyśle, ale napotykają dwa trwałe problemy: ryzyko przegrzania oraz ich palność. Do tego dochodzi ich ślad w środowisku, co skłoniło różne grupy badawcze do poszukiwania alternatyw o większym bezpieczeństwie i mniejszym wpływie na środowisko.

W tym kontekście baterie wodne na zasadzie jonów cynku, znane jako AZIBs, przyciągają uwagę ze względu na niski koszt i bardziej przyjazny środowisku profil, chociaż dotychczas ich rozwój był hamowany przez ograniczenia techniczne.

Danym, które podsumowuje zakres postępów, jest trwałość tego rozwiązania: bateria zachowała swoją pojemność po przetrwaniu ponad 900 szybkich cykli ładowania i rozładowywania, co badacze przedstawiają jako solidną podstawę do rozważania jej zastosowań w gospodarstwach domowych, sieciach elektrycznych oraz dużych systemach zapasowych.

Główną przeszkodą było rozrastanie się dendrytów – małych struktur metalicznych, które pojawiają się podczas ładowania i mogą przenikać przez wewnętrzne bariery baterii, powodować zwarcia i skutkować przedwczesnym awarią. Do tego dochodzi złożoność produkcji oraz brak stabilności w dłuższej perspektywie – trzy przeszkody, które ograniczyły przechodzenie tego rozwiązania z laboratorium do bardziej ambitnych zastosowań przemysłowych.

Propozycja zespołu z Florydy ma na celu rozwiązanie tego problemu już na etapie projektowania samego elektrolitu. Zamiast korzystać z konwencjonalnych metod, system integruje specjalistyczny hydrogel z elektrodepozycją dioksu manganu w miejscu jego użycia, dzięki czemu jeden z kluczowych składników powstaje wewnątrz samej komórki podczas montażu, a nie jako osobna część wyprodukowana oddzielnie, by ją później wstawić.

Zdaniem badaczy cały proces odbywa się w wodzie i przy użyciu niepalnego hydrogelu, który pomaga stabilizować baterię oraz zapobiega tworzeniu się dendrytów.

To hydrożel składa się z alkoholu poliwinylowego oraz nanowłókien aramidowych pochodzących z Kevlaru, materiału używanego w kamizelkach kuloodpornych. Ta kombinacja tworzy elastyczną i wytrzymałą sieć, która potrafi zatrzymywać elektrolit oraz pełnić rolę fizycznej bariery przed cynkiem tworzącym dendryty. Według autorów rezultatem jest bateria, która może być szybko ładowana i rozładowywana bez konieczności używania niebezpiecznych rozpuszczalników ani intensywnego odparowywania energii.

Różnica dotyczy również procesu produkcji. Podczas gdy tradycyjna metoda wymaga mieszania proszków z rozpuszczalnikami w celu stworzenia gęstej masy, której następnie pokrywa się metalowe płyty i poddaje je długotrwałemu suszeniu, nowa technika całkowicie eliminuje tę fazę mieszania. Dzięki temu zmniejsza się liczba urządzeń, kontroli jakości oraz etapów produkcji, co według badaczy ułatwia jej integrację z linią przemysłową.

Poza laboratorium, znaczenie tego projektu leży w jego potencjalnych zastosowaniach. Autorzy wskazują na przechowywanie energii na poziomie sieciowym, które jest kluczowe do zarządzania energią pochodzącą z źródeł takich jak energia słoneczna i wiatrowa, a także na systemy zapasowe w domach, elektronikę elastyczną oraz przenośne urządzenia medyczne – dziedziny, w których palność konwencjonalnych baterii stanowi dodatkowe zagrożenie.

Andrei uważa, że przyszłość tej technologii zależy od bezpiecznego, taniego przechowywania energii o długim czasie pracy, nawet jeśli oznacza to rezygnację z najwyższej gęstości energetycznej na rynku.