Pozrite si
Lítium-kovové batérie pripravujú viacerí výrobcovia a na ich zdokonaľovaní pracujú vedecké tímy po celom svete. Dôvodom sú ich výhody oproti štandardným Li-ion batériám.
Lítiové batérie dneška používajú obvykle grafitovú anódu, ale ak by sa namiesto nej použilo čisté lítium, znamenalo by to obrovský skok v technológii skladovania energie. Dôvodom je teoretická energetická kapacita lítia 3 860 mAh/g, ktorá je približne 10-krát vyššia v porovnaní s 372 mAh/g u grafitu.
Obsah pokračuje pod reklamou
Kto by nechcel elektromobily s dlhším dojazdom, alebo smartfóny, ktoré vydržia bez nabíjania hoci týždeň? Ale, ako vravia skeptici, v každej krásnej vízii sa ukrýva háčik.
Chemické reakcie v Li-metal batériách prinášajú problémy, ktoré treba vyriešiť. Pri zvyšovaní počtu nabíjacích/vybíjacích cyklov sa v lítium-kovovej batérii na povrchu anódy ukladajú lítiové ióny v podobe takzvaných dendritov. Tieto výrastky môžu spôsobiť deformovanie anódy a skrat, ktorý v kritickom okamihu hrozí až vznietením batérie.
Vedci z Národnej výskumnej rady pre vedu a technológiu v Južnej Kórei ukázali sľubnú novú architektúru batérie, ktorá by mohla viesť k veľkým zlepšeniam kapacity a nabíjacích časov. Technológia je založená na novom dizajne Li-metal batérií s vysokou energetickou hustotou, ktoré starostlivo kontrolujú problémový rast iónov. To umožňuje zachovať ich funkčnosť počas stoviek nabíjacích/vybíjacích cyklov.
Výskumníci použili poréznu uhlíkovú štruktúrou s dutým jadrom, ktoré slúži ako anóda. Takáto architektúra je považovaná za cestu na zabránenie rastu dendritov a expanzii objemu uložením lítia do dutého jadra počas cyklovania. Trpí však zlým elektrochemickým výkonom, pričom sa na povrchu konštrukcie počas prevádzky stále vytvára nežiaduci povlak lítia, vplyvom povrchového pokovovania.
Riešením je nový dizajn pre tieto štruktúry, ktorý obsahuje malé množstvo nanočastíc zlata v dutom jadre. Tieto častice majú chemickú afinitu k lítiovým iónom, preto sú schopné kontrolovať smer, ktorým rastú, privádzať ich do jadra a zároveň vytvárať nanometrické póry v obale, aby sa ďalej podporila migrácia lítiových iónov smerom k dutému stredu.
Tým sa zabráni rastu dendritov a povrchového pokovovania, pričom výsledná podoba batérie vykazovala veľký potenciál v simulovaných experimentoch. Usadzovanie iónov lítia sa udržalo v štruktúre aj pri nabíjaní vysokým prúdom a umožnilo zachovať 82,5 % kapacity batérie po 500 nabíjacích cykloch pri vysokej prúdovej hustote.
Tím verí, že táto životnosť a tolerancia voči vysokým prúdovým hustotám prinesie batérie s vysokou kapacitou, ktoré sa budú schopné veľmi rýchlo nabíjať. Dr. Byung Gon Kim, ktorý viedol výskumný tím, však zároveň schladil prílišný optimizmus slovami: „Napriek vysokej kapacite majú Li-metalové batérie veľa prekážok, ktoré je potrebné prekonať pri komercializácii hlavne kvôli problémom so stabilitou a bezpečnosťou.“
Aj v tomto prípade hovoríme o technológii v štádiu výskumu, ktorú od komercializácie delí napríklad aj hľadanie vhodného elektrolytu. Našťastie, vo svete existujú viaceré projekty vývoja Li-metal batérií vo finálnych štádiách vývoja, či dokonca komerčne dostupné.
Zdroj