Nová generace baterií slibuje větší bezpečnost
Lithium-sírové baterie dlouhodobě lákají vyšší energetickou hustotou než běžné lithium-iontové články, jejich širší nasazení ale komplikuje problém s rozpustnými meziprodukty. Ty během provozu putují článkem, narušují probíhající chemické reakce a postupně snižují účinnost i životnost baterie. Tým z čínské univerzity Tsinghua (Shenzhen International Graduate School) nyní představil molekulární strategii, která má tento problém řešit přímo v místě vzniku těchto látek.
Hlavním prvkem nového řešení je takzvaný „premediator“, tedy speciální přísada pro sirnou elektrochemii. Zůstává neaktivní až do chvíle, kdy v baterii začne samotná reakce, následně ale zachytává rozpustné meziprodukty a omezuje jejich pohyb článkem. Podle výzkumníků to vede ke stabilnějším reakcím, nižším energetickým ztrátám a celkově klidnějšímu provozu baterie při nabíjení i vybíjení.
Vedle nové přísady tým upravil také vnitřní reakční síť článku na molekulární úrovni. Cílem bylo zrychlit jednotlivé reakční procesy a zároveň omezit nestabilní chování, které lithium-sírové baterie často provází. Podle zveřejněných výsledků se podařilo snížit vnitřní odpor článku až o 75 % oproti běžným lithium-sírovým návrhům.
Mohlo by vás zajímat
Stabilní výkon a dvojnásobná kapacita
V laboratorních testech si baterie udržela stabilní výkon i po 800 nabíjecích a vybíjecích cyklech a zachovala téměř 82 % původní kapacity. Právě životnost patří mezi hlavní překážky, které zatím brání širšímu nasazení lithium-sírových baterií mimo laboratorní prostředí, protože kapacita těchto článků obvykle klesá výrazně rychleji než u dnešních lithium-iontových technologií.
Výzkumníci zároveň představili prototyp článku s energetickou hustotou 549 watthodin na kilogram. To je téměř dvojnásobek oproti mnoha současným bateriím používaným v komerčních dronech, které se většinou pohybují pod hranicí 300 watthodin na kilogram. Vyšší energetická hustota se přitom promítne hlavně do delší výdrže nebo možnosti nést těžší náklad.
Právě proto autoři studie zmiňují možné využití například u doručovacích dronů, inspekcí elektrického vedení nebo zásahů v nouzových situacích, kde rozhoduje každá minuta letu navíc. Podle výzkumníků by se navíc podobná molekulární strategie nemusela omezit jen na lithium-sírové články, ale mohla by najít využití také u lithium-metal baterií, průtočných baterií nebo technologií zaměřených na recyklaci akumulátorů.
Zdroj: Interestingengineering, Xinhua
7 foto
video
