Koniec drahého lítia: Vedci vyvinuli sodíkovú batériu, ktorú nezničí ani rozrezanie
Lítiovo-iónové akumulátory dnes poháňajú takmer všetko – od smartfónov až po elektromobily a obrovské priemyselné úložiská energie. Ich Achillovou pätou je však nerovnomerné geografické rozloženie lítia, jeho prudko rastúca cena a tiež riziko požiaru. Sodík je pritom v zemskej kôre približne tisíckrát dostupnejší a dá sa jednoducho získavať napríklad z morskej soli. Až doteraz ho však brzdili technologické nedostatky.
Dostaň Fontech do svojich Google odporúčaní
Pridať ako preferovaný zdroj Fontech, odkaz sa otvorí v novom okneNajväčším problémom sodíkových batérií bola ich bezpečnosť a stabilita. Tradičné verzie totiž využívajú tekuté elektrolyty, ktoré sú horľavé a môžu vytiecť. Prechod na pevné polymérové elektrolyty síce toto riziko odstraňuje, no prináša iné úskalie – sodíkové ióny sa v nich pohybujú príliš pomaly. Navyše sa pri nabíjaní tvoria takzvané dendrity. Ide o ihličkovité kovové výrastky, ktoré postupne prerastú cez pevný polymér, spôsobia skrat a následne fatálny kolaps celej batérie.
Práve tento dvojitý problém sa podarilo vyriešiť tímu pod vedením docenta Palaniho Balayu. Ako vyplynulo z najnovších zistení, vedci objavili spôsob, ako pomocou jedinej, extrémne lacnej prísady kompletne prekopať vnútornú štruktúru batérie a zabezpečiť jej bezprecedentnú stabilitu.
Touto zázračnou ingredienciou je grafitický nitrid uhlíka (GCN). Hoci to znie komplikovane, jeho výroba je až smiešne jednoduchá – stačí zahriať obyčajnú močovinu (urea) na vzduchu na teplotu 550 stupňov Celzia. Vzniknú ultratenké vrstvy s hrúbkou len dva nanometre. Keď ich vedci pridali do polymérového filmu z polyetylénoxidu a sodnej soli, udiali sa hneď dve kľúčové zmeny.
Ak ťa zaujíma, ako súčasné technológie ovplyvňujú výdrž, prečítaj si aj to, ktoré nastavenia smartfónu žerú desiatky percent batérie denne.
Močovina ako kľúč k stabilite
Tieto nanovrstvy narušili tendenciu polyméru vytvárať pevné kryštalické oblasti. Namiesto toho v ňom vytvorili flexibilné, neusporiadané zóny, v ktorých sa ióny sodíka môžu pohybovať omnoho slobodnejšie. Aktívne miesta na povrchu GCN navyše odtrhávajú sodíkové ióny od ich solí, čím uvoľňujú viac častíc schopných prenášať elektrický náboj. Výsledkom bolo viac než zdvojnásobenie iónovej vodivosti pri teplote 55 °C a výrazné zvýšenie efektívnosti akumulátora.
Fyzický štít proti zničeniu
Prísada GCN vyriešila aj obávané dendrity. Výskumníci zistili, že upravený polymér je až trikrát pevnejší ako jeho pôvodná verzia bez aditív. Vďaka tejto mechanickej tuhosti dokáže fyzicky zablokovať rast ihličiek sodíka. Kým bežný polymérový elektrolyt skratoval už po 250 hodinách prevádzky, nová verzia s prísadou GCN fungovala stabilne vyše 1 000 hodín pri rovnakej záťaži, a pri ešte vyššom prúde bez problémov presiahla hranicu 2 000 hodín.
Výkon novej batérie vedci otestovali aj v praxi. Vytvorili jednovrstvový článok v tvare plochého vrecúška (pouch cell), ktorý napájal LED diódu. Batéria bez prerušenia svietila a neskratovala dokonca ani vtedy, keď ju vedci ohýbali, skladali alebo priamo za chodu rozrezali nožnicami. To dokazuje úroveň bezpečnosti, akú bežné batérie jednoducho nedokážu ponúknuť.
Cesta k lacnejším elektromobilom a stabilnej sieti
Nová technológia má obrovský potenciál pre ukladanie energie v priemyselnom meradle, ale aj v automobilovom priemysle. Výrobcovia by totiž vďaka nej mohli priniesť oveľa lacnejšie vozidlá. Už dnes vidíme na trhu pokusy s alternatívnymi akumulátormi, ako napríklad čínske elektrické SUV s prelomovou batériou, no plne pevná sodíková alternatíva by mohla posunúť cenovú dostupnosť na úplne novú úroveň bez nutnosti drahého manažmentu chladenia.
Výskumný tím zo Singapuru už teraz pracuje na optimalizácii týchto článkov pre prevádzku pri bežných teplotách okolo 45 °C a na vývoji takzvanej bipolárnej architektúry. Tá by mala dramaticky zvýšiť energetickú hustotu minimalizovaním prebytočného balenia. Pokiaľ sa im podarí preniesť tieto výsledky do masovej produkcie, môžeme byť svedkami definitívneho konca éry drahého a geopoliticky nestabilného lítia.
Čítajte viac z kategórie: Umelá inteligencia / AI
Ďakujeme, že čítaš Fontech. V prípade, že máš postreh alebo si našiel v článku chybu, napíš nám na redakcia@fontech.sk.
Teraz čítajú

Slováci vytvorili AI videoklip a uspeli s ním až Hollywoode. Stačilo im na to len 300 dolárov

Astronómovia pustili AI k riadeniu teleskopu. Svojím prvým rozhodnutím ich poriadne prekvapila

Nový trend si vyžiadal krutú daň. Amazon stavia obrovskú plynovú elektráreň

Kedy je výhodné vymeniť staré auto za elektromobil? Veda má jasný výpočet

Internet sa otriasa v základoch. EÚ zaviedla historické pravidlá pre AI, hrozia miliónové pokuty
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Ročne ju odhalia asi 400 Slovákom. 3-ročnému chlapcovi po 2 dávkach experimentálnej liečby zmizli známky rakoviny
PREMIUMSlovák študuje v Holandsku, 8 hodín denne buduje vlastný startup. Začínal s 5-tisíc eurami

Na Slovensku má 1 330 eur mesačne v hrubom. Učiteľ v Luxembursku zarobí 100-tisíc eur ročne (REBRÍČEK)

Špičkový hepatológ nedá dopustiť na jednoduchý zvyk: Dve bežné potraviny ti ochránia pečeň pred nebezpečnou cirhózou

Neotvára 80 % e-mailov, obeduje 2 hodiny a neplánuje si pracovný program. Jej aplikáciu používa 85 miliónov ľudí
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Veľmoc hlási masívny nález uránu. 110 miliónov ton rudy môže urýchliť jej veľké jadrové plány
- 4 nové stanice úplne zadarmo. Veľký operátor rozširuje ponuku pre Slovákov
- Náš sused predstavil dron novej generácie. Na cieľ zaútočí rýchlosťou až 450 km/h
- Brusel spustil veľkú reformu áut. Vodičov zatiaľ neobmedzí, výrobcov však čaká tvrdá zmena
- Zapíš si tento dátum. Kiná po celom Slovensku budú dostupné za pár drobných
-
- Náš sused predstavil dron novej generácie. Na cieľ zaútočí rýchlosťou až 450 km/h
- 4 nové stanice úplne zadarmo. Veľký operátor rozširuje ponuku pre Slovákov
- Slováci vytvorili AI videoklip a uspeli s ním až Hollywoode. Stačilo im na to len 300 dolárov
- 12 000 objednávok za 24 hodín: Nové čínske SUV láme rekordy, má skvelé parametre
- Volkswagen stlačil spotrebu elektromobilu pod 7 kWh. Tajomstvo pritom nie je v obrovskej batérii
-
- Náš sused predstavil dron novej generácie. Na cieľ zaútočí rýchlosťou až 450 km/h
- Slováci vytvorili AI videoklip a uspeli s ním až Hollywoode. Stačilo im na to len 300 dolárov
- Zapíš si tento dátum. Kiná po celom Slovensku budú dostupné za pár drobných
- 4 nové stanice úplne zadarmo. Veľký operátor rozširuje ponuku pre Slovákov
- 12 000 objednávok za 24 hodín: Nové čínske SUV láme rekordy, má skvelé parametre
Volkswagen prepustí až 100-tisíc ľudí. Z Nemecka napriek tomu zazneli prekvapivé slová
Európa čakala veľký solárny prepad. Zatmenie ukázalo, prečo veľké číslo pre Slovensko neplatilo
Výrobcom počítačov a mobilov končí obľúbený trik. EÚ prísne skoncuje s falošnou ekológiou
Má stáť zelená energia 120 eur za MWh? ÚRSO označil zelenú energiu za drahý omyl, pravda je iná
Európa chcela odstrihnúť Putina, deje sa však opak. Dovoz ruského LNG prudko vzrástol
USA chystajú vesmírny štít za 160 miliárd eur. Prvý ostrý zásah príde v roku 2029
Mochovce dosiahli kľúčový míľnik. Štvrtý blok už rozbehol jadrovú reakciu
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Ročne ju odhalia asi 400 Slovákom. 3-ročnému chlapcovi po 2 dávkach experimentálnej liečby zmizli známky rakoviny
PREMIUMSlovák študuje v Holandsku, 8 hodín denne buduje vlastný startup. Začínal s 5-tisíc eurami

Na Slovensku má 1 330 eur mesačne v hrubom. Učiteľ v Luxembursku zarobí 100-tisíc eur ročne (REBRÍČEK)

Špičkový hepatológ nedá dopustiť na jednoduchý zvyk: Dve bežné potraviny ti ochránia pečeň pred nebezpečnou cirhózou

