Lítium-iónové batérie, ktoré sú v súčasnosti najpoužívanejšie, nie sú zrovna najefektívnejšie a najspoľahlivejšie. Inžinieri po celom svete preto pracujú na nových technológiách, ktoré by mohli priniesť revolučné batérie budúcnosti.

Výnimku netvorí ani susedná Česká republika, kde sa teraz vedci z Fyzikálneho ústavu a Ústavu fyzikálnej chémie Jaroslava Heyrovského Akadémie vied ČR pochválili novou lacnou a najmä bezpečnou a vysokokapacitnou batériou. Na tému upozornila Akadémie vied ČR v tlačovej správe.

Lacná, nehorľavá a plná soli

Nová experimentálna vysokonapäťová batéria, ktorej kapacita je porovnateľná s komerčnými nikel-metal hybridnými batériami, je založená na princípe vodnej batérie, čo znamená, že pre svoj chod potrebuje slanú vodu, zinok a grafit.

AV ČR

Inovatívne riešenie má už aj svoj patent, pričom všetky podrobnosti boli publikované v periodiku Journal of Materials Chemistry A.

Tím odborníkov pod drobnohľadom Jiřího Červenku pri výskume a vývoji batérie vychádzal z poznatkov chemika Franza Hofmeistera, ktorý už pred 130 rokmi študoval vlastnosti vodných roztokov špeciálnych chaotropných solí.

„Vodné batérie boli predstavené už oveľa skôr, ale ich rozmachu bránila nízka kapacita a napätie,“ vysvetľuje Jiří Červenka z Fyzikálneho ústavu AV ČR. „Nášmu tímu sa podarilo tento problém vyriešiť tak, že sme do roztoku vody pridali veľké množstvo chaotropnej soli chloristanu zinočnatého,“ dodáva.

V jednoduchosti sa teda o vysoké napätie batérie stará práve špeciálna chaotropná soľ. Podľa dostupných informácií je „dosiahnuté napätie porovnateľné s napätím, ktoré dosahujú organické elektrolyty v komerčných lítiových batériách“.

Batéria ponúka množstvo výhod

Experimentálna batéria z Česka tiež disponuje vysoko vodivým elektrolytom, ktorého vodivosť výrazne neklesá ani pri nízkej teplote, čo sa o organických elektrolytoch povedať nedá.

AV ČR

Navyše, nová batéria s výstupným napätím 2 V, ktorej maximálna kapacita sa pohybuje na úrovni 45 mAh/g a vydrží 500 nabíjacích cyklov, nehorí a nemôže žiadnym spôsobom vybuchnúť, pretože jej elektrolyt je nehorľavý. To je oproti bežným a všade používaným lítium-iónovým batériám nespornou výhodou.

„Li-ion batérie majú veľmi horľavé organické elektrolyty a naviac obsahujú lítium, ktoré sa na vzduchu môže samovznietiť,“ zdôrazňuje Červenka. „Tento systém je nesmierne zaujímavý nie len pre budúce aplikácie, ale i z hľadiska základného výskumu,“ dodáva.

Princíp batérie je založený na transporte dvoch rozdielnych iónov – dvojmocný zinok a jednomocný chloristan. Dvojmocný zinok má v porovnaní s jednomocným lítiom výhodu, že môže pri nabíjaní a vybíjaní prenášať dva elektróny na atóm a vďaka tomu má väčšiu kapacitu ako lítium pri rovnakom objeme, uvádza sa v tlačovej správe.

Experimentálna batéria je navyše vyrobená z extrémne lacných materiálov a pri ďalšej optimalizácii má potenciál ešte navýšiť svoju kapacitu. Odborníci z AV ČR aktuálne hľadajú priemyselných partnerov, ktorí by im s ďalším vývojom produktu pomohli.