Zabudnuté heslo?
Prihlásenie

Energeticky hustá lítium-sírová batéria funguje pri extrémnych teplotách

Energeticky hustá lítium-sírová batéria funguje pri extrémnych teplotách
Autor:
Roman Mališka
Zverejnené:
26. 7. 2022
Hodnotenie:
Už ste hlasovali.

Vedci z Kalifornskej univerzity v San Diegu v rámci výskumu technológie batérií novej generácie skúmajú konštrukcie, ktoré môžu fungovať pri extrémnych teplotách, a začínajú dosahovať významné úspechy. Vo svojej najnovšej štúdii tím demonštruje lítium-sírovú batériu, ktorá môže fungovať nielen pri mrazivých a spaľujúcich teplotách, ale môže uchovávať dvojnásobok energie v porovnaní so súčasnými zariadeniami a zároveň byť šetrnejšia k životnému prostrediu.

Minulý rok tá istá skupina výskumníkov dosiahla zaujímavý prelomový objav, ktorý vychádzal zo schopnosti manipulovať s pohybom iónov v lítiovej batérii. Umožňuje to vynovený roztok elektrolytu, ktorý prenáša ióny lítia medzi dvoma elektródami batérie, katódou a anódou.

Tím dosiahol úspech s elektrolytom, ktorý vytváral slabšie väzby s iónmi lítia, čo umožnilo ich rovnomernejšie rozloženie počas nabíjania. Tento elektrolyt so slabou väzbou bol integrovaný do experimentálnej lítiovej batérie s kovovou anódou s vysokou hustotou a katódou na báze síry, ktorá bola schopná pracovať pri teplotách pod bodom mrazu a zároveň si zachovala veľkú časť svojej kapacity.

Pokračovaním v experimentovaní s receptúrou elektrolytu vedci teraz vyvinuli verziu, ktorá funguje aj na opačnom konci spektra. Nový elektrolyt obsahuje lítiovú soľ a dibutyléter, chemickú zlúčeninu s bodom varu 141 stupňov Celzia, ktorá umožňuje, aby elektrolyt zostal tekutý aj pri vysokej teplote.

Prvý autor štúdie Guorui Cai sa pripravuje na testovanie technológie batérií pri teplotách pod bodom mrazu.

Pri pokusoch o overenie koncepcie s týmto elektrolytom si batérie dokázali udržať až 87,5 % svojej kapacity pri teplote -40 stupňov Celzia a až 115,9 % svojej kapacity pri teplote 50 stupňov Celzia. Pri týchto teplotách preukázali aj vysokú coulombovskú účinnosť nad 98 percent, čo súvisí s ich schopnosťou zvládnuť viac nabíjacích cyklov pred koncom životnosti.

Batéria so schopnosťou fungovať pri nízkych teplotách by mohla umožniť výrobu elektrických vozidiel s väčším dojazdom v chladnom podnebí. Naopak, batéria, ktorá dokáže bezpečne fungovať pri vyšších teplotách, by okrem iných výhod mohla eliminovať potrebu chladiacich systémov na zabránenie prehriatiu.

„Prevádzku pri vysokých teplotách potrebujete v oblastiach, kde teplota okolia môže dosahovať vysoké hodnoty a cesty sú ešte teplejšie,“ vysvetlil autor štúdie Zheng Chen. „V elektrických vozidlách sú batérie zvyčajne pod podlahou, v blízkosti týchto horúcich ciest. Batérie sa zahrievajú už len tým, že cez ne počas prevádzky preteká prúd. Ak batérie nezvládnu toto zahrievanie pri vysokej teplote, ich výkon sa rýchlo zníži“.

Batériové články sa testujú v peci.

Nový elektrolyt je kompatibilný s kovovými lítiovými anódami s vysokou hustotou a katódami vyrobenými zo síry. Tento typ lítiovo-sírových batérií sľubuje, že dokáže uskladniť až dvojnásobok energie v porovnaní s dnešnými lítiovými batériami, čo by mohlo znamenať elektromobily s dvojnásobným dojazdom. Okrem toho je síra hojnejšia a jej získavanie je menej problematické ako relatívne vzácny a drahý kov kobalt, ktorý sa používa v dnešných katódach lítiových batérií, čo znižuje záťaž na životné prostredie.

Tím tiež tvrdí, že ich konštrukcia ponúka oveľa dlhšiu životnosť cyklu ako súčasné lítiové batérie so sírou. Teraz sa vedci zameriavajú na ďalšie predĺženie tejto životnosti, čo umožní batérii pracovať pri ešte vyšších teplotách, a potom na rozšírenie tejto technológie.