Létající taxíky, ale i elektromobily s dojezdem tisíců kilometrů
Sci-fi vize létajících vozidel, připomínajících drony, a elektromobilů hravě překonávajících vzdálenosti přes 1000 km, se opět o velký krok přiblížila. Je to zásluhou japonských vědců ze střediska NIMS (National Institute for Materials Science) a firmy Toyo Tanso. Podařil se jim totiž zásadní průlom v oblasti technologie lithium-vzduchových baterií.
Oproti současným lithium-iontovým akumulátorům tyto baterie slibují až pětinásobnou hustotu energie. Místo těžkých kovových elektrod využívají kyslík, a to přímo z okolního vzduchu. Díky tomu jsou extrémně lehké a ideální právě pro elektromobily a elektrická letadla s možností vertikálního startu a přistáním (eVTOL).
Mohlo by vás zajímat
Co bránilo úspěchu a díky čemu se průlomu podařilo dosáhnout?
Technologie lithium-vzduchových baterií byla dlouho považována za slepou uličku. Trápily ji tři hlavní problémy:
- nízký výkon,
- krátká životnost,
- obtížná výroba v masovějším měřítku.
Dřívější prototypy sice dosahovaly energetické hustoty kolem 500 Wh/kg, což je zhruba dvojnásobek dnešních špičkových lithium-iontových baterií, ale při delším provozu nebo snaze o zvětšení rychle selhávaly.
Základem japonského úspěchu je zcela nový typ uhlíkové elektrody s precizně kontrolovanou porézností a vyšší krystalinitou. Její unikátní struktura umožňuje volný pohyb kyslíku a lithiových iontů, čímž zabraňuje nežádoucím vedlejším reakcím, které dříve výrazně zkracovaly životnost baterie.
Vytvořený prototyp o velikosti 4 × 4 cm fungoval stabilně i po více než 150 nabíjecích cyklech, a to i při vysoké proudové hustotě. To je obzvlášť významné, protože jde o klíčový parametr pro rychlou akceleraci aut nebo vertikální start letadel. Týmu se navíc podařilo vyvinout metodu pro výrobu elektrod o rozměrech 10 × 10 cm i větších, což otevírá dveře pro průmyslové využití.
Zdroj: NIMS
Svět nezůstává pozadu
Vývoj v této oblasti zrychluje i jinde ve světě. Jiným výzkumným týmům se podařilo vyvinout lithium-vzduchovou baterii s pevným elektrolytem, která vydržela přes 1000 cyklů. Její konstrukce nepoužívá hořlavé kapalné elektrolyty. To výrazně zvyšuje bezpečnost a snižuje hmotnost, což jsou dva klíčové faktory pro využití v letectví.
Další vědci zase dokázali desetinásobně zvýšit výkon, a to pomocí porézních uhlíkových nanotrubiček. Díky tomu dnes dokáží napájet lehké drony, schopné viset ve vzduchu.
Odborníci odhadují, že komerční nasazení těchto technologií je otázkou 10 až 15 let. Připomíná to podobně rychlý vývoj lithium-iontových baterií v 70. letech.
Mohlo by vás zajímat
Revoluce v dopravě na dosah ruky
Pokud se tyto slibné výsledky podaří přenést do praxe, čeká nás skutečná revoluce. Elektromobily by mohly nabídnout dojezd srovnatelný s benzínovými vozy a obešly by se bez častého a zdlouhavého dobíjení.
Městská letecká doprava pomocí „létajících taxíků“ by se stala realitou. Oproti klasickým bateriím by lithium-vzduchové nepotřebovaly těžké grafitové struktury, což by dramaticky snížilo jejich hmotnost.
Význam nových objevů podtrhuje i fakt, že výsledky výzkumu byly publikovány v prestižním vědeckém časopise Cell Reports Physical Science.
Zdroj: Interesting Engineering, Hardware Busters
video