Sciencemag.cz
Doporučujeme
Do vylepšení parametrů Li-Ion akumulátorů se dnes dnes investují obrovské prostředky. Jedním z nápadů je použít namísto grafitové anody nanokompozit na bázi olova.
Eungje Lee a Christopher Johnson z Argonne National Laboratory (spadá pod americké ministerstvo energetiky) a jejich kolegové navrhli strukturu, kde jsou nanočástice olova vloženy do uhlíkové matrice a vše je zapouzdřeno v oxidu olovnatém. I když to působí složitě, elektrodu má jít celkem snadno vyrobit (víceméně jen několikahodinové protřepáváním jednotlivých složek dodaných do směsi v podobě prášků). Olovo je levné, je ho dost a propracovány jsou rovněž metody jeho recyklace.
Hlavní předností takto inovované baterie má být její vyšší kapacita. V případě grafitových anod se v poslední době sice ještě daří zvyšovat počet cyklů (životnost) baterie, ale v kapacitě se zřejmě narazilo na zásadnější limity. Anoda na bázi olova podporuje po přepočtu na hmotnost oproti té grafitové až dvojnásobnou kapacitu. Během 100 pracovních cyklů byl výkon nové baterie stabilní, uhlíková struktura poskytovala potřebnou elektrickou vodivost a nedocházelo ani k objemové expanzi při rozpouštění/srážení, která by narušovala stabilitu a životnost elektrody. Výkon baterie se dal navíc podstatně zvýšit přidáním fluoroethylenkarbonátu do standardního elektrolytu.
Výzkumníci sledovali mechanismus fungování baterie pomocí řady pokročilých metod včetně rentgenové difrakce se synchrotronovým zářením. Přitom se navíc podařilo objevit i dosud neznámou elektrochemickou reakci mezi ionty lithia a olova. Autoři studie dodávají, že řada zjištěných poznatků by se mohla uplatnit i při výzkumu jiné alternativy grafitu, anod na bázi křemíku.
Jinhyup Han et al. New High‐Performance Pb‐Based Nanocomposite Anode Enabled by Wide‐Range Pb Redox and Zintl Phase Transition, Advanced Functional Materials (2020). DOI: 10.1002/adfm.202005362
Jinhyup Han et al. Pb‐Based Nanocomposite Anodes: New High‐Performance Pb‐Based Nanocomposite Anode Enabled by Wide‐Range Pb Redox and Zintl Phase Transition (Adv. Funct. Mater. 2/2021), Advanced Functional Materials (2021). DOI: 10.1002/adfm.202170008 , dx.doi.org/10.1002/adfm.202170008
Zdroj: Argonne National Laboratory / TechXplore.com
