Foto: © Сake78 (3D & photo) / Dollar Photo Club

Draslíková baterie chce konkurovat Li-Ion

Draslík je mnohem levnější a rozšířenější než lithium, to ale platí i pro sodík. Jen tak vzít současné baterie a nahradit v nich lithium sodíkem naráží na řadu problémů. Co se pak týče draslíku, zde jsou nevýhody ještě zřejmější – kdyby jinak vše fungovalo jako u lithia, baterie by na jednotku hmotnosti musela nabízet mnohem nižší kapacitu, protože draslík je těžší. Větší ionty se také budou pohybovat pomaleji (to má dopad na příkon i na dobu nabíjení).
Draslíková baterie, jak ji navrhli na Rensselaer Polytechnic Institute a University of Maryland, je proto oproti Li-Ion modifikována. Lithium-iontové akumulátory mají dnes anodu z grafitu a katodu z oxidu kobaltu, zda je anoda přímo z draslíku (analogicky existují i pokusy, aby anoda byla přímo z lithia, uhlík se také zkouší nahradit křemíkem atp.). Baterie by díky tomu měla poskytovat konkurenceschopný výkon i hustotu energie/kapacitu. Kovové anody mívají problém s životností, chemické reakce zde vyvolávají růst vláken-dendritů, která mohou nakonec způsobit zkrat. Růst dendritů může také vést k mechanickému rozpadu elektrody, která se po rozpouštění už neobnoví v dostatečně kompaktní podobě.
Nový prototyp baterie počítá s tím, že při dostatečně rychlém nabíjení nebo velké zátěži bude baterie pracovat za vyšší teploty, při níž se dendrity tvořit nebudou, respektive se zase rozpustí. Nebo ještě jiné přirovnání: atomy draslíku se mají pohybovat asi jako hromady sněhu účinkem mírného větru, když se předtím vzniklé mechanické nerovnosti vyhladí.
Oproti lithiové elektrodě v obdobě baterie Li-Ion se prý draslík vyhlazuje mnohem snadněji, proces vyžaduje nižší teplotu a je proto (kromě jiného) bezpečnější zase s ohledem na riziko vzplanutí nebo rozkladu organického elektrolytu. Jeden z autorů výzkumu Nikhil Koratkar (Rensselaer Polytechnic Institute) uvádí, že obecně očekává posun k bateriím s kovovou anodou, ať už na dendrity nakonec vyzrajeme jakkoliv…

Prateek Hundekar el al., „In situ healing of dendrites in a potassium metal battery,“ PNAS (2020). www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1915470117
Rensselaer Polytechnic Institute/TechXplore.com

Poznámky PH:
Sodíkové (Na-Ion) baterie prozatím trpí hlavně nízkým výkonem a dlouhou dobou nabíjení, i když sodíková elektroda by mohla být řešením i zde.
Lithium např. reaguje s vodou poměrně spořádaně, sodík už značně divoce (viz populární experimenty). Nebudou pak zvlášť u draslíku příliš prudké i reakce s v organickém elektrolytu, větší riziko vznícení/výbuchu apod.?
Viz také: Sodíkové články jsou zatím jen prototypem

Jak si představit ono rozpouštění dendritů zahříváním? To si např. ještě před nabíjením (spolu s nabíjením?) uživatel pustí lehké zavaření smartphonu? Nebo zatíží baterii výkonově náročnou aplikací, aniž bude přitom telefon jinak užívat a někam ho odloží?

Kudy přesně kráčel COVID-19?

(Skoro) jediná italská cesta? Nová studie kombinuje genetické analýzy koronaviru a počítačově simulované epidemie. Vyplývá …

One comment

  1. Nestrkal bych takové baterie do telefonů. Pokud je draslík a sodík levný a přitom mají tyto specifické vlastnosti, hodí se spíš do záložních bateriových komplexů, wallboxů nebo například do železniční dopravy. Tam vyšší váha nevadí a výkon je řádně kontrolován. Lithium bych ponechal mobilním aplikacím, draslík by se používal pro rychlé vyrovnávání výkonových špiček a sodík na dlouhodobé skladování (těžké ionty budou mít menší tendenci k samovybíjení baterie).

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close