Sciencemag.cz
Doporučujeme
Lewisovy kyseliny jsou látky vážící se na elektronový pár; jde o definici, v níž mezi kyseliny můžeme řadit i sloučeniny neodštěpující vodíkový kationt.
Thomas Miller, Brett M. Savoie a Michael A. Webb z California Institute of Technology nyní navrhují, že právě elektrolyty s vlastnostmi Lewisových kyselin by mohly zefektivnit současné Li-Ion baterie.
V klasickém Li-Ion článku tečou elektrolytem směrem od anody ke katodě ionty (kationty) lithia, při nabíjejí baterie se pohybují opačným směrem. Současně s pohybem roztokem dochází k jejich reakcím na elektrodách a rozpouštění/vylučování.
Nejběžnější elektrolyt je kapalný, např. organické rozpouštědlo. Dnes jsou stále častější také pevné elektrolyty na bázi polymerů; ty mají řadu výhodných vlastností, např. nejsou hořlavé ani těkavé. Z pevných polymerů je nejčastěji používán polyethylenoxid (PEO), který ve srovnání s kapalnými elektrolyty vede ale lithiové ionty dost špatně. Baterie v důsledku toho dokáže poskytovat jen poměrně malý příkon. Současně tento elektrolyt navíc vede opačným směrem snadno anionty, čímž se baterie vybíjí. Cílem výzkumu bylo najít elektrolyt chovající se v obou aspektech opačně.
Jako nadějní kandidáti pro budoucí pevné elektrolyty Li-Ion baterií vyšly polymery na bázi Lewisových kyselin, které oproti PEO vedou rychleji (dokonce až 8krát, šlo by tedy o velký skok) kationty lithia a naopak pomaleji anionty. Má to být kvůli vlastnostem, které mají různě nabité části molekul Lewisových kyselin (tj. zhruba jak velká část molekuly je nabita kladně a jak velká záporně).
Výsledky jsou ovšem založeny zatím spíše na simulacích, z nichž většina byla provedena na superpočítači Cray XK7 Titan v Oak Ridge National Laboratory (spadá pod ministerstvo energetiky USA). Použitým softwarem byl open source nástroj pro modelování molekulární dynamiky LAMMPS. Další modelování by mělo umožnit zmapovat ještě větší kus „chemického stavového prostoru“ a navrhnout jiné nadějné kandidáty pro budoucí elektrolyty.
Práce byla publikována v The Journal of Physical Chemistry Letters.
Zdroj: Phys.org
Poznámka: Jednoduché Lewisovy „nevodíkové“ kyseliny jsou třeba AlCl3, TiCl4 apod. (Budou třeba ve vodě tvořit struktury typu AlCl3OH- a H+/H3O+, tj. reálně fungovat jako kyselina.)
