Prototyp „solid-state“ batérií výrazne predĺži dojazd elektromobilov
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 19. 3. 2020
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Nový prototyp takzvaných solid-state batériových článkov, čiže batérií s pevným skupenstvom od spoločnosti Samsung má až o 50 percent menší objem ako typická lítium-iónová batéria. Nové batérie s životnosťou 1 000 nabíjacích cyklov by tak mohli umožniť dojazd elektromobilov do vzdialenosti až 800 kilometrov, pričom sú oveľa bezpečnejšie.
Vývoj batérií s pevným skupenstvom sa zdá byť kľúčovým z pohľadu ďalšej generácie batérií, ktoré by v nadchádzajúcich desaťročiach mohli poháňať naše zariadenia, vozidlá, lietadlá či domy. Tam kde súčasné lítium-iónové batérie používajú kvapalné elektrolyty, v ktorých sa lítiové ióny prenášajú tam a späť medzi katódou a anódou vždy, keď nabijete alebo vybijete batériu, solid-state batérie používajú pevnú látku.
Eliminácia tekutého elektrolytu umožňuje nielen oveľa hustejšie a kompaktnejšie batérie s oveľa vyššou objemovou kapacitou, ale tieto batérie tiež oveľa lepšie pracujú s teplom. Solid-state batérie si teda budú vyžadovať menej technológie pre odvádzanie tepla, čo znamená aj nižšiu hmotnosť a dlhšiu životnosť. Tieto batérie nevybuchujú ani nevzplanú, čo pri súčasnej technológií lítium-iónových batérií je síce zriedkavé, ale stále je to závažný problém.
No aj solid-state batérie majú svoj kľúčový problém, ktorým je tvorba dendritov, čiže kryštalizácia kovových minerálov v priebehu mnohých nabíjacích cyklov. Tie vytvárajú výčnelku, ktoré sa rozpínajú a môžu viesť do bodu, kedy sa začne batérie vybíjať a skráti sa jej životnosť.
Vedci z Inštitútu pre pokročilé technológie spoločnosti Samsung (SAIT) a Inštitútu pre výskum a vývoj spoločnosti Samsung v Japonsku (SRJ) tvrdia, že tento problém úspešne prekonali nahradením anódy s kovovým lítiom za 5 mikrometrovú kompozitnú vrstvu zo striebra a uhlíka. Pri použití tuhého sulfidového elektrolytu a katódy s vrstvami oxidu s vysokým obsahom niklu tím výskumníkov zistil, že tento nový dizajn „účinne reguluje tvorbu dendritov, čo vedie k skutočne dlhej elektrochemickej cyklovateľnosti“.
Prototypové batériové články boli testované s viac ako 900 Wh na liter, čo je približne dvojnásobná hustota typických kvapalných elektrolytických článkov. Ich účinnosť je pritom viac ako 99,8 percenta. To znamená, že články vybíjajú až 99,8 percent energie, ktorou boli nabité. Životnosť sa odhaduje na viac ako 1 000 nabíjacích cyklov. To sa síce môže zdať málo, no tím tvrdí, že by elektromobily s novými solid-state batériami mohli dosiahnuť dojazd až do vzdialenosti 800 kilometrov na jedno nabitie. Pri 1 000 nabíjacích cykloch by teda životnosť batérií predstavovala 800 000 kilometrov. To je viac ako môžeme očakávať od väčšiny súčasných motorov na trhu.
Spoločnosť Samsung je jedným z najlepších výrobcov batérií na svete a je presvedčená, že má preto dobrú pozíciu na to, aby mohla začať hromadne vyrábať batérie novej generácie. Tím zatiaľ tvrdí, že plánuje pokračovať v zdokonaľovaní návrhov, ako aj výrobných technológií, ktoré je potrebné zaviesť, aby sa mohli nové typy solid-state batérií začať vyrábať vo veľkom. Veľmi dôležitým faktorom však bude aj cena tejto technológie, pretože batérie predstavujú veľké percento z celkovej ceny elektromobilu.
