Naukowcy z Politechniki Warszawskiej pracują nad bateriami litowo-siarkowymi nowej generacji

Pięcioro naukowców z Wydziału Chemicznego Politechniki Warszawskiej uczestniczy w międzynarodowym projekcie badawczym ANGeLiC, finansowanym przez program Horyzont Europa. Projekt skupia się na rozwoju technologii baterii i wsparciu transformacji Europy w kierunku neutralności klimatycznej w transporcie, a udział w nim bierze 13 wiodących partnerów z 10 krajów.

Projekt ANGeLiC (ALD-protected Next Generation Lithium-Sulphur Battery Cell) zajmuje się opracowaniem bezpieczniejszych, bardziej wydajnych i zrównoważonych baterii do pojazdów ciężkich, takich jak ciężarówki i autobusy. Pojazdy te odpowiadają za około 28% emisji CO₂ związanej z transportem, mimo iż stanowią jedynie 2% pojazdów na drogach Europy. Projekt otrzymał dofinansowanie w wysokości niemal 5 milionów euro.

Celem projektu jest opracowanie baterii litowo-siarkowych, które mają znacznie większą gęstość energii niż baterie litowo-jonowe. „Ich gęstość energii sprawi, iż ich niska masa w stosunku do pojemności umożliwi stworzenie pierwszych większych samolotów elektrycznych” – wyjaśnia dr hab. inż. Leszek Niedzicki, prof. uczelni z Wydziału Chemicznego PW.

Baterie litowo-siarkowe mają oferować co najmniej parametry aktualnego stanu techniki, ale będą korzystały z tańszych, bezpieczniejszych, łatwiejszych w produkcji i recyklingu materiałów. W praktyce polegać to będzie na użyciu nowych technik produkcji, jak ALD (osadzanie pojedynczych warstw atomowych na elektrodach), zastosowania dodatków do elektrolitów oraz użycia elektrolitów polimerowych.

„Baterie litowo-siarkowe nie potrzebują do produkcji rzadkich surowców, takich jak kobalt czy nikiel. To powoduje większą niezależność produkcji w Polsce i w UE – posiadamy własne zasoby siarki, np. w Tarnobrzegu” – podkreśla prof. Niedzicki. Siarka jest ponad 100 razy tańsza niż kobalt, co sprawia, iż baterie litowo-siarkowe będą wyraźnie tańsze w produkcji masowej.

Politechnika Warszawska została zaproszona do projektu ze względu na wieloletnie doświadczenie w rozwijaniu nowych elektrolitów do nowoczesnych ogniw galwanicznych. Rolą PW będzie opracowanie zarówno dodatków do elektrolitów, jak i elektrolitów polimerowych z wykorzystaniem własnych unikalnych soli litowych.

W projekcie uczestniczy pięcioosobowy zespół z Wydziału Chemicznego PW: dr hab. inż. Leszek Niedzicki (koordynator), dr inż. Maciej Marczewski (specjalista od ogniw litowo-siarkowych), dr inż. Marta Kasprzyk (elektrolity polimerowe), dr inż. Marek Broszkiewicz (elektrolity i pomiary) oraz mgr inż. Klaudia Rogala (synteza materiałów).

Praca badawcza wymaga szczególnych warunków – całe prace laboratoryjne wykonywane są w komorach rękawicowych wypełnionych argonem, aby chronić lit przed zanieczyszczeniem tlenem, azotem lub wilgocią z powietrza.

Oprócz PW w projekcie ANGeLiC uczestniczą wiodące instytuty badawcze z całej Europy, w tym Instytut Fraunhofera z Niemiec, Imperial College London, Francuskie Narodowe Centrum Badań Naukowych oraz Technion z Izraela.

Projekt ANGeLiC ma strategiczne znaczenie dla transformacji energetycznej i rozwoju elektromobilności w Polsce. Opracowanie baterii litowo-siarkowych z wykorzystaniem krajowych surowców może zwiększyć niezależność energetyczną Polski i wzmocnić konkurencyjność polskiego przemysłu w kluczowym sektorze technologii czystych. Rozwój zaawansowanych technologii bateryjnych jest fundamentalny dla osiągnięcia celów neutralności klimatycznej i budowy gospodarki opartej na odnawialnych źródłach energii.