Dvakrát výkonnejšie Li-ion batérie a bez kobaltu? S uhlíkovými nanorúrkami áno!

„Zázračne“ vylepšené batérie, ktoré pravidelne ohlasujú výskumné pracoviská, majú často spoločnú „drobnú“ nevýhodu – sú na dlhé roky vzdialené od komerčnej využiteľnosti.

Takže snívame ďalej a spoliehame sa skôr na tradíciu „mierneho, ale trvalého pokroku“. Vďaka čiastkovým vylepšeniam energetická účinnosť Li-ion batérií, rovnako ako ich životnosť, stále, hoci pomaly, stúpa.

Radikálnejšie zmeny obvykle vyžadujú novú chémiu – a tú sprevádzajú spomínané problémy, alebo nové typy elektród a elektrolytov, ktoré tiež nie sú bez komplikácií.

Zaujímavé riešenie má izraelský startup CENS. Sľubuje odstránenie kontroverzného kobaltu a zdvojnásobenie kapacity Li-ion batérií s akoukoľvek chémiou. Pomôcť majú uhlíkové nanotrubičky, onen zázračný materiál, z ktorého chcú utkať stotisíckilometrové laná rojkovia o vesmírnom výťahu.

Tajomstvo, ktoré má podľa CENS dosiahnuť zdvojnásobenie kapacity batérií vďaka zvýšeniu energetickej hustoty s vylúčením kobaltu ako bonusom, nemá nič spoločné s revolučnou chémiou. Má ísť „len“ o zmenu v štruktúre článku. Predpokladáme, že ide o povrch elektród.

Uhlíkové nanorúrky (carbon nano-tubes, CNT) zlepšujú elektrickú vodivosť, sú však drahé, čo zvyšuje cenu batérií. Vývojári z CENS však tvrdia, že sa im podarilo efektívne aplikovať CNT do súčasných batérií pri zachovaní rozumnej ceny.

Použili menej ako jedno percento nanorúrok, čo však postačilo na zväčšenie povrchovej plochy elektródy 3x až 6x. Menšie množstvo CNT pritom podstatne nezvyšuje výrobné náklady.

Zväčšenie povrchu je za zvýšením energetickej efektivity, respektíve energetickej hustoty a podstatným zlepšením vodivosti iónov. Tú bežne pomáha zaisťovať kobalt, takže nová technológia umožňuje zbaviť sa ho. CENS tvrdí, že nové batérie umožnia zdvojnásobiť dojazd elektromobilov a dosiahnuť rýchlejšie nabíjanie bez komplikácií, pretože sú pri vysokých prúdoch výkonnejšie.

Výrobný proces CENS je založený na plynnom skupenstve, takže nehrozí riziko kontaminácie článkov stopami tekutín. Nová technológia síce nedokáže zabrániť tvorbe dendritov v Li-ion bunkách počas nabíjacích/vybíjacích cyklov. Nemajú preto v absolútnom vyjadrení dlhšiu životnosť, oproti súčasným batériám.

V realite však áno. Vďaka dvojnásobnej kapacite budú napríklad v elektromobile potrebovať teoreticky o polovicu menej nabíjaní na najazdených 100 000 km, takže by mali vydržať dlhšie. To však záleží na výrobno-obchodnej stratégii výrobcov, ktorí automaticky nebudú do modelov tej istej triedy montovať dvojnásobne výkonnejšie batérie len z „charitatívnych“ dôvodov. Ale to je iná téma.

CENS už získal investíciu na výstavbu poloprevádzky na dodávku batérií pre OEM odberateľov a rokuje aj s veľkými dodávateľmi batérií a automobilkami. Zdá sa tak, že v tomto prípade by mohlo ísť o jeden z prípadov užitočnej a životaschopnej evolučnej technológie, schopnej zlepšiť parametre batérií nielen v elektromobilite, ale aj elektronike a v ďalších batériových spotrebičoch.