Zabudnuté heslo?
Prihlásenie

Nová trieda materiálov pre bezpečnejšie batérie s rýchlejším nabíjaním

Nová trieda materiálov pre bezpečnejšie batérie s rýchlejším nabíjaním
Autor:
Roman Mališka
Zverejnené:
6. 8. 2018
Hodnotenie:
Už ste hlasovali.

Výskumníci z univerzity v Cambridge zistili, že oxid volfrámu s nióbom tvoria mikroskopické štruktúry, ktoré umožňujú, aby cez ne prechádzali lítiové ióny oveľa vyššou rýchlosťou, ako je to možné súčasnou technológiou. Tento objav by mohol byť kľúčom k výrobe lítium-iónových článkov novej generácie, ktoré sa nabíjajú do plnej kapacity v priebehu minút a nie hodín, a navyše nie sú náchylné na nebezpečné prehriatie ako je tomu v súčasnosti.

Lítium-iónové batérie sú tu s nami už od začiatku 90. rokov minulého storočia, no za tú dobu sa ich energetická hustota zlepšovala len o 3 – 4 percentá ročne, čo je uričte pomalšie, ako by si výrobcovia a najmä používatelia určite priali. Navyše tieto vylepšenia sa skôr týkali obalových materiálov než samotných elektród. Nevýhodou tejto technológie je aj pomalšie nabíjanie batérií a zvýšené nebezpečenstvo prehrievania.

Aby sa podarilo zvýšiť rýchlosť nabíjania lítium-iónových batérií, je nutné zvýšiť rýchlosť, ktorou sa elektricky nabité lítiové ióny pohybujú medzi kladnou a zápornou elektródou. V minulosti to vedci riešili s pomocou zvláštnych nanoštruktúr v elektródach, ktorá znižovala vzdialenosť, ktorú museli lítiové ióny prekonať. No tie nanočastice sú komplikované, ich výroba je drahá a chemické reakcie spôsobia skrátenie životnosti batérie.

Impresia rýchlo prúdiacej iónovej difúzie v rámci oxidu volfrámu s nióbom.

Najnovší výskum z univerzity v Cambridge sa však vybral inou cestou a vedci zvolili väčšie častice v pevnej a otvorenej štruktúre podobnej pilierom, ktorá umožňuje lítiovým iónom sa pohybovať neobmedzene vo veľkom počte, čím sa ich tok niekoľkonásobne zlepšuje. Nový materiál elektródy by mohol byť aj bezpečnejšou alternatívou. Vo väčšine súčasných lítium-iónových batériách sú záporné elektródy vyrobené z grafitu, ktorý najmä pri vysokých rýchlostiach nabíjania môže vytvárať mikroskopické lítiové vlákna. Tie môžu skratovať batériový článok alebo ho dokonca zapáliť.

Oxid volfrámu s nióbom má potenciál pre tvorbu lítium-iónových batérií s rýchlym nabíjaním, ktoré sú bezpečnejšou alternatívou ku grafitovým materiálom. Výhodou novej triedy materiálov je aj to, že sú jednoduchšie, lacnejšie a nevyžadujú použitie ďalších chemikálií alebo rozpúšťadiel. Vedcov čaká ešte náročná práca, aby sa toto zistenie mohlo premeniť na bezpečné a rýchlo nabíjateľné batérie pre výrobcov elektroniky, no je to prvý a nádejný krok k zlepšeniu v podstate stagnujúcej situácie v oblasti lítium-iónových batérií.

Podobné články