Baterie niepostrzeżenie stały się integralną częścią naszego życia. Krzemowa rewolucja i potrzeba mobilności uzależniły nas od magazynowania energii elektrycznej. Dziś niemal każdy nosi w kieszeni mały magazyn energii, który umożliwia korzystanie z telefonu.

XXI wiek – epoka na baterie

W pewnym sensie umasowienie baterii to największa zmiana w naszym codziennym życiu od czasu elektryfikacji. Przejście na epokę zasilaną bateriami wydarzyło się nagle. Jeszcze pod koniec XX wieku żyliśmy podpięci do gniazdek, czyli nieograniczonego źródła energii dla przeciętnego użytkownika domu. Baterie działają zgoła inaczej – akumulują określoną ilość prądu, napędzają nasze urządzenia, a przy okazji ulegają degradacji. 

Rozmowa o bateriach automatycznie zbacza na zagadnienia geopolityczne i wielkie pieniądze. Do 2026 roku globalny rynek baterii ma już osiągnąć wartość blisko 174 mld dolarów, a najwięksi gracze na rynku przetwarzania i wydobycia litu (główny budulec współczesnych baterii) mogą w perspektywie najbliższych dekad wejść w buty dzisiejszych naftowych potęg. 

Obecna produkcja jest bardzo skoncentrowana. Tylko kilka krajów bierze udział w litowej rewolucji. W wydobyciu przoduje Australia, Chile, Chiny i Argentyna. 

Rezerwy litu nie wystarczają na pokrycie chińskiego zapotrzebowania, dlatego Kraj Środka jest największym importerem netto tego surowca. Dominacja Chin wynika przede wszystkim z ogromnego potencjału przetwarzania surowego litu. Podobnie jak ropa naftowa wymaga rafinacji, tak lit w stanie surowym nie nadaje się do wykorzystania w ogniwach.

Historia odkrywania baterii?

Odkrycia archeologiczne wskazują, że baterie znane były już w III w. p. n. e. Dowodem są gliniane naczynia, w których odnaleziono skorodowane miedziane pręty i zaschniętą ciecz. Zdaniem badaczy jest to dowód na znajomość procesu galwanizacji przez starożytnych. 

Jednak pierwsze znane nam dziś baterie powstały w XIX wieku. Mowa o wynalazku Alessandro Volty i jego metalowych dyskach nasączonych solanką. Ogniwami Volty zachwycał się sam Napoleon Bonaparte, przyznając włoskiemu badaczowi wysoką pensję i odznaczając wieloma nagrodami. Współczesne wersje Ogniw Volty nie różnią się diametralnie od pierwowzoru. Z pewnością są łatwiejsze w produkcji i charakteryzują się zwiększoną wydajnością. 

Kolejnym etapem było opatentowanie ogniwa. Najstarszy typ, który wykorzystujemy do dzisiaj w samochodach spalinowych, to akumulator kwasowo-ołowiowy. Jego powstanie przypisuje się francuskiemu fizykowi Gastonowi Planté. 

Jak działają współczesne baterie?

Pierwsze baterie powszechnie wykorzystywane w elektronice domowej oparte były o technikę niklowo-kadmową. Miały one jednak swoją jedną, kluczową wadę – kadm jest niezwykle toksyczny, a same ogniwa charakteryzowały się niską żywotnością. Stąd ich wycofanie z rynku pod koniec XX wieku. 

W wyparciu baterii niklowo-kadmowych swój udział miał wspomniany już wcześniej lit. Przez lata badacze próbowali wykorzystać jego potencjał w akumulatorach – lit to metal niezwykle lekki i wydajny pod kątem magazynowania energii. Firma Sony po raz pierwszy skomercjalizowała baterię litowo-jonową w 1991 roku, umieszczając ją w swoich przenośnych kamerach. 

Wszystkie wymienione wyżej modele baterii działają w ten sam sposób: różnica napięć między dwiema elektrodami wytwarza prąd elektryczny, który ulega rozładowaniu, kiedy do obiegu podłączymy nasze urządzenie. Oczywiście akumulatory potrafią odwrócić ten proces w celu ponownego naładowania.

Drobne, guzikowe do zegarka, alkaliczne o walcowatym kształcie do pilota, litowo-jonowe do telefonu, samochodu i domu

To jakie kształty i rozmiary będą przybierać ogniwa w przyszłości, zależy od przełomowych odkryć i zmian na globalnym rynku. Rozwój technologii magazynowania energii to wypadkowa historii i innowacji.

Jaka będzie bateria przyszłości? Z pewnością najbardziej poszukiwaną cechą na rynku baterii jest szybkość ładowania oraz cena produkcji. W pierwszym przypadku warto obserwować badania nad litem metalicznym, natomiast wykorzystanie siarki w ogniwach może znacznie obniżyć koszt produkcji. 

Źródła: theconversation.com, fivebooks.com

Fot: Canva

Artykuł stanowi utwór w rozumieniu Ustawy 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych. Wszelkie prawa autorskie przysługują swiatoze.pl. Dalsze rozpowszechnianie utworu możliwe tylko za zgodą redakcji.