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.
Dostaň Fontech do svojich Google odporúčaní
Pridať ako preferovaný zdroj Fontech, odkaz sa otvorí v novom okneČítajte 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

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

OpenAI chce poslať klávesnice do minulosti. Prvé tajomné zariadenia majú prísť čoskoro
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Zomrela ikona slovenského vinárstva. Jeho víno preslávilo Slovensko, za fľašu ľudia ochotne dali aj 600 eur

Slováci môžu prísť o 2 524 eur ročne: Už len 5 dní zostáva na splnenie dôležitej povinnosti

Na jednom z najväčších európskych letísk sa objavila malária: Hlásia viacero nakazených aj obete

45-tisíc Slovákov si môže prilepšiť až o 35-tisíc eur: Analytik ukázal jednoduchý krok, ako na to (NÁVOD)
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Rusko chystá energetický prevrat. Rozbehlo sériovú výrobu jadrových reaktorov, už ich má 15
- Slováci vo veľkom kupujú výhodné a lacné SUV. Za 23-tisíc dostaneš 170 koní a bohatú výbavu
- Vedci našli vrak rímskej lode starý 2 200 rokov. Ostali šokovaní keď zistili, aký chemický recept chránil
- Európa s Čínou vytiahli nečakanú zbraň proti slnečným búrkam. Uvidia to, čo bolo doteraz neviditeľné
- Fyzici to dlho považovali za nemožné. CERN posunul hranice vedy, vytvorili hmotu z počiatkov vesmíru
-
- Rusko chystá energetický prevrat. Rozbehlo sériovú výrobu jadrových reaktorov, už ich má 15
- Prepadák roka je online obrovským hitom. Dá sa pozrieť aj zadarmo
- Zbalíš ju do batoha a je prekvapivo lacná. Táto prenosná veterná turbína má výkon až 75 W
- Číňania ukázali elektromobil, aký Európa zatiaľ nemá. Dá cez 1 000 km a stojí okolo 32-tisíc eur
- Majitelia elektromobilov dostali nový spôsob, ako na aute zarábať. Stačí urobiť jednoduchú vec
-
- Rusko chystá energetický prevrat. Rozbehlo sériovú výrobu jadrových reaktorov, už ich má 15
- Už 80 týždňov patrí medzi najsledovanejšie filmy. Akčné prekvapenie 2025 neprestáva udivovať
- Číňania ukázali elektromobil, aký Európa zatiaľ nemá. Dá cez 1 000 km a stojí okolo 32-tisíc eur
- Za 2 eurá 1 500 filmov. Unikátna služba na Slovensku ponúka akciu s doživotnou zľavou
- Majitelia elektromobilov dostali nový spôsob, ako na aute zarábať. Stačí urobiť jednoduchú vec
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
Ojazdené autá na Slovensku citeľne zdraželi. Priemerná cena stúpla, mení sa aj ponuka
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Zomrela ikona slovenského vinárstva. Jeho víno preslávilo Slovensko, za fľašu ľudia ochotne dali aj 600 eur

Slováci môžu prísť o 2 524 eur ročne: Už len 5 dní zostáva na splnenie dôležitej povinnosti

Na jednom z najväčších európskych letísk sa objavila malária: Hlásia viacero nakazených aj obete

