Vydržia stovky cyklov bez straty. Vedci objavili spôsob, ako výrazne predĺžiť životnosť batérií

Sodíkovo-iónové batérie (SIB) sa dlhodobo považujú za nádejnú alternatívu k lítium-iónovej technológii, no doteraz ich rozvoju bránili problémy s krátkou životnosťou a poklesom kapacity. Vedci z Kórejského inštitútu pre elektronické technológie (KETI) a Univerzity Kangwon však dosiahli významný prelom. Zavedením lítiovej soli LiPF₆ do elektrolytu dokázali výrazne zlepšiť výkon aj stabilitu týchto batérií.

V konkrétnych testoch si batéria s pridaným lítium-hexafluorofosfátom udržala 92,7 % svojej pôvodnej kapacity aj po 400 nabíjacích cykloch, čo je výrazne nad doterajším priemerom okolo 80 %. Výsledky naznačujú potenciál na praktické nasadenie SIB technológie v oblasti udržateľnej energetiky, najmä pre veľkokapacitné úložiská energie. Na tému upozornil portál InterestingEngineering.

Ochrana anódy a spevnenie katódy

Podľa štúdie publikovanej tímom profesorov Ji-Sang Yu a Hyun-seung Kim zlepšenie nie je výsledkom jedinej reakcie, ale kombinovaného účinku na dve kľúčové súčasti batérie.

Freepik

Na strane anódy, ktorá je vyrobená z tvrdého uhlíka, dochádza k vytvoreniu stabilnej vrstvy pevného elektrolytického rozhrania. Táto vrstva chráni povrch anódy pred rozkladom a zároveň znižuje rozpustnosť elektrolytu.

Na strane katódy, ktorá má vrstvenú O3-kryštálovú štruktúru, pôsobia lítiové ióny ako stabilizačné prvky. Dochádza k miernemu povrchovému dopovaniu, ktoré vytvára tzv. iónové piliere. Tieto štrukturálne prvky znižujú riziko kolapsu vrstvenej štruktúry a zároveň obmedzujú tvorbu plynov počas nabíjacích cyklov.

Analýzy potvrdili aj významné zníženie vývoja oxidu uhličitého počas prevádzky, čo poukazuje na nižšiu mieru rozkladu elektrolytu. Elektrónová mikroskopia zároveň odhalila zachovanie integrity katódovej štruktúry aj po stovkách cyklov.

Krok k praktickému využitiu v udržateľnej energetike

Podstatným faktorom je aj to, že súčasný spôsob syntézy elektrolytu s prídavkom LiPF₆ je škálovateľný, čo znamená, že by mohol byť realizovateľný aj vo veľkovýrobe. To je zásadné pre budúce využitie sodíkovo-iónových batérií ako lacnejšej a dostupnejšej alternatívy k lítium-iónovým článkom, predovšetkým v oblasti obnoviteľných zdrojov energie a stacionárnych úložísk.

„Získané poznatky môžu slúžiť ako základ pre vývoj efektívnejších a cenovo dostupných sodíkovo-iónových batérií,“ uzavrel tím výskumníkov. Vzhľadom na rastúce nároky na udržateľnú energetiku sa tak otvárajú nové možnosti pre bezpečnejšie, ekologickejšie a ekonomicky výhodnejšie batériové technológie.

Čítajte viac z kategórie: Elektromobilita