Vedci z Princetonskej univerzity prichádzajú s riešením, ktoré by mohlo navždy zmeniť svet batérií a elektromobility. V rámci výskumu na Andlinger Center for Energy and the Environment objavili spôsob, ako vyrábať tzv. bezanódové pevné batérie, ktoré prekonávajú limity dnešných lítium-iónových batérií.

Tieto nové batérie by mohli výrazne predĺžiť výdrž smartfónov a notebookov a umožniť elektromobilom prejsť vyše 800 kilometrov na jedno nabitie. Navyše majú potenciál poháňať aj elektrické lietadlá, informuje tlačová správa univerzity. Na tému upozornil portál Interesting Engineering.

Potrebná revolúcia v batériách

Lítium-iónové batérie sú dnes kľúčovým prvkom pri prechode na čistú energiu. Nachádzajú uplatnenie v širokom spektre zariadení – od smartfónov, cez elektromobily až po veľkokapacitné úložiská energie pre energetické siete. Avšak rastúci dopyt po výkonných batériách v budúcnosti môže naraziť na limity dostupných zásob lítia. Okrem toho sú súčasné batérie náchylné na požiare a tzv. tepelný únik , ktorý môže viesť k ich deštrukcii.

Jedným z riešení je vývoj pevných elektrolytov, ktoré dokážu fungovať v širšom teplotnom rozsahu a sú bezpečnejšie a efektívnejšie pri uchovávaní energie. Ich masová výroba však v súčasnosti nie je jednoduchá.

Unsplash/JD Power

Batéria bez anódy

Bežná batéria sa skladá z dvoch elektród – katódy (kladnej) a anódy (záporná). Medzi nimi sa nachádza elektrolyt a ten umožňuje prenos iónov. Pri nabíjaní sa ióny pohybujú od katódy smerom k anóde, kde sa ukladajú, a pri vybití sa pohybujú opačne.

Výskum však ukázal, že ak sa anóda odstráni, batéria môže stále fungovať – ióny sa totiž môžu ukladať priamo na kovový zberač prúdu. Tento dizajn má obrovské výhody – výroba je lacnejšia, batéria je kompaktnejšia a jej konštrukcia je jednoduchšia. Aby však takýto systém fungoval, musí byť medzi elektrolytom a zberačom prúdu zabezpečený dokonalý kontakt.

Čo ovplyvňuje výkon novej batérie?

Výskumný tím pod vedením profesorky Kelsey Hatzellovej skúmal, aké faktory ovplyvňujú kvalitu ukladania iónov v pevnom elektrolyte a ako sa rozkladajú na zberači prúdu. Jedným z testovaných riešení bolo aplikovanie vonkajšieho tlaku – ten však nepriniesol jednoznačné výsledky.

Pri nízkom tlaku sa ióny ukladajú nerovnomerne, čím vznikajú tzv. hot spoty (horúce miesta) a vzduchové bubliny, ktoré môžu batériu poškodiť. Navyše sa na zberači prúdu môžu vytvárať ihlicovité štruktúry, ktoré spôsobujú skraty. Naopak, pri vysokom tlaku síce dochádzalo k lepšiemu ukladaniu iónov, no zároveň sa medzi elektrolytom a zberačom zvýraznili drobné defekty, čo spôsobovalo praskliny a ďalšie poškodenia.

ČLÁNOK POKRAČUJE NA ĎALŠEJ STRANE ->>>

Čítajte viac z kategórie: Elektromobilita