Dojazd zdvojnásobia na 1000 km a zvládnu -70°C. Vedci dramaticky vylepšili lítiové batérie

Čína opäť ukazuje, že v oblasti batériových technológií nechce hrať druhé husle. Tím vedcov zo Šanghaja a Tchien-ťinu predstavil prelomový elektrolyt, ktorý by mohol zásadne zmeniť fungovanie lítiových batérií. Novinka sľubuje nielen dramaticky vyššiu energetickú hustotu, ale aj spoľahlivú prevádzku v extrémnych podmienkach, ktoré sú pre dnešné akumulátory prakticky neprekonateľné.

Výskumníci vyvinuli tzv. celosezónny elektrolyt na báze hydrofluórovaných uhlíkov, ktorý podľa ich testov dokáže viac než zdvojnásobiť energetickú hustotu batérií pri izbovej teplote. Ešte zaujímavejšie však je, že si zachováva stabilitu aj pri extrémnych mrazoch, konkrétne až do teploty približne -70 °C.

Takýto posun by mohol znamenať zásadný krok vpred najmä pre elektromobily, kde je kombinácia dojazdu a spoľahlivosti v rôznych klimatických podmienkach kľúčová. Súčasné batérie totiž v chlade výrazne strácajú výkon a kapacitu, čo obmedzuje ich praktické využitie v severnejších regiónoch.

Podľa vedcov ide o riešenie, ktoré môže priniesť nielen dlhší dojazd, ale aj vyššiu odolnosť a stabilitu batérií v náročných aplikáciách. To zahŕňa nielen elektromobily, ale aj energetické úložiská či priemyselné technológie, kde sú vysoké nároky na výkon aj spoľahlivosť.

Výsledky výskumu boli publikované v prestížnom vedeckom časopise Nature, na ktoré upozornil Interesting Engineering, pričom už teraz vyvolávajú veľký záujem technologickej komunity.

Revolúcia v dojazde aj výkone

Jedným z najzásadnejších zistení štúdie je dramatické zvýšenie kapacity ukladania energie. Vedci uvádzajú, že pri rovnakej hmotnosti batérie dokáže nový elektrolyt zvýšiť energetickú hustotu až dvojnásobne, v niektorých prípadoch dokonca trojnásobne oproti dnešným riešeniam.

V praxi by to znamenalo, že elektromobily by sa mohli dostať z dnešného dojazdu približne 500 až 600 kilometrov na viac než 1 000 kilometrov na jedno nabitie. „Pre rovnakú hmotnosť batérie by kapacita ukladania energie pri izbovej teplote mohla vzrásť dva- až trikrát v porovnaní s konvenčnými návrhmi,“ uvádzajú výskumníci.

Technológia však nesľubuje revolúciu len pre autá. Výrazné zlepšenie by mohli pocítiť aj smartfóny, drony, roboty či dokonca vesmírne zariadenia, kde je spoľahlivý výkon v extrémnych teplotách absolútnou nevyhnutnosťou.

Audi/Gemini

Kľúč je v elektrolyte

Základom každého akumulátora je elektrolyt, teda médium, ktoré umožňuje pohyb iónov medzi elektródami. Doteraz sa najčastejšie používali zlúčeniny na báze kyslíka a dusíka, ktoré síce dobre rozpúšťajú lítiové soli, no majú svoje limity.

Pri nízkych teplotách alebo vysokom zaťažení totiž nedokážu efektívne prenášať náboj, čo vedie k pomalšiemu nabíjaniu, nižšiemu výkonu a v niektorých prípadoch aj k bezpečnostným rizikám.

Nový elektrolyt na báze fluóru prináša nižšiu viskozitu, vyššiu stabilitu a lepší výkon v chlade. Vedci konkrétne vyvinuli lítium-kovové články s energetickou hustotou presahujúcou 700 Wh na libru (približne 1540 Wh/kg) pri izbovej teplote a približne 400 Wh na libru (asi 880 Wh/kg) pri -50 °C.

Pre porovnanie, bežné lítiové batérie dnes dosahujú približne 300 Wh/kg pri izbovej teplote, pričom v chlade ich výkon dramaticky klesá. Nový elektrolyt si však udržal stabilné nabíjacie a vybíjacie cykly aj pri extrémnej teplote -70 °C, čo je hranica, kde väčšina dnešných batérií úplne zlyháva.

Ešte nie sme v cieli

Aj napriek pôsobivým výsledkom vedci upozorňujú, že technológia zatiaľ nie je dokonalá. Problémom zostáva stabilita pri vysokých teplotách, kde je potrebné zvýšiť bod varu elektrolytu.

Ak sa podarí tento limit prekonať, otvorí sa cesta k skutočne univerzálnym batériám, ktoré budú spoľahlivo fungovať od arktických mrazov až po extrémne horúčavy. To by znamenalo zásadnú zmenu nielen pre elektromobilitu, ale aj pre celý energetický sektor.

Čítajte viac z kategórie: Elektromobilita