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

Fluorografen by mohl otevřít cestu bateriím lithium-síra

Nevýhodou síry pro využití v lithiových bateriích dosud byla její nízká vodivost a vylučování při opakovaném nabíjení/vybíjení.

Fyzikální chemik Michal Otyepka z Českého institutu výzkumu a pokročilých materiálů – CATRIN Univerzity Palackého v Olomouci znovu uspěl v soutěži o prestižní grant Evropské výzkumné rady (ERC). V těchto dnech získal již druhý grant v kategorii Proof of Concept (PoC) na podporu zavedení výsledků výzkumu do praxe. Díky tomu výzkumníci CATRIN připraví dostatečné množství nanomateriálu na bázi fluorografenu a ve spolupráci s komerčním partnerem ověří jeho využití v lithium-sirných bateriích. Granty PoC získalo 166 výzkumných pracovníků, do Česka míří jediný.

Elektrodový materiál vznikl na základě bohatých zkušeností týmu s takzvanou 2D chemií, tedy pochopením chemických pravidel dvojrozměrného světa ultratenkých uhlíkových nanomateriálů. Právě to je předmětem prvního ERC grantu Michala Otyepky, který získal v roce 2016. Na základě těchto znalostí vědci hledali nové, superfunkční materiály odvozené od grafenu pro konkrétní využití. V tomto případě zvolili jednoduchou metodu a v laboratorním měřítku připravili sírou funkcionalizovaný grafen, který podstoupili Evropskému patentovému úřadu.

„Tato jednoduchá metoda by mohla být velmi efektivní pro výrobu lithium-sirných baterií s vysokým výkonem, stabilitou i dlouhou životností. Tyto vlastnosti jsme prokázali v laboratorním měřítku. Jsem moc rád, že díky projektu ERC Proof of Concept budeme moci výrobní postup ještě vylepšit a materiál ověřit při průmyslovém testování v reálných zařízeních. Projekt vnímám i jako ocenění celého týmu, který se výzkumu v oblasti grafenových derivátů v CATRIN věnuje,“ uvedl Otyepka. Na jednoletý projekt získal dotaci 150 000 eur.

Lithium-sirné baterie (LSB) jsou podle něj jednou z možností, jak řešit rostoucí poptávku po energii v souvislosti s dynamickým rozvojem technologií a současně snížit závislost na toxických chemikáliích či surovinách, které zatěžují životní prostředí. Síra je ekologický, šetrný, dostupný a levný materiál, baterie s jejím využitím se navíc obejdou bez přítomnosti toxických kovů, jako je nikl či kobalt. Skutečnost, že LSB jsou dobíjecí, pomůže v dlouhodobém výhledu snížit množství elektronického odpadu.

Nevýhodou síry pro využití v lithiových bateriích však dosud byla její nízká vodivost a vylučování při opakovaném nabíjení/vybíjení, což vedlo k rychlému snížení kapacity baterií. Tato slabá místa museli výzkumníci odstranit. Nejprve z fluorografenu odstranili část atomů fluoru a na uvolněná místa pevnou vazbou navázali polysulfidy. Díky jejich vlastnostem bylo možné jednotlivé vrstvy vzájemně propojit.

„Mezi uhlíkovou páteří fluorografenu a sírou jsme vytvořili pevné vazby. Tím bráníme postupnému uvolňování síry při nabíjecích a vybíjecích cyklech. Materiál má vynikající výkon, vysokou kapacitu i velkou stabilitu. Pro praktické využití je příznivé i to, že vstupní surovina – běžně užívaný průmyslový lubrikant – je snadno dostupná,“ popsal vlastnosti jeden z jeho autorů Aristides Bakandritsos.

Cestu, jak dostat nový materiál z laboratoře do výrobní praxe, nehledají vědci z CATRIN poprvé. V roce 2020 Michal Otyepka získal rovněž grant ERC Proof of Concept, vůbec první pro Českou republiku. Jeho cílem bylo připravit a otestovat jeden z grafenových derivátů pro ukládání energie v jiných zařízeních – superkondenzátorech.

Granty Evropské výzkumné rady (ERC) jsou určené pro špičkové badatele napříč vědními obory. Program je otevřen pouze výzkumným pracovníkům, kteří jsou nebo byli v minulosti financováni ERC. Rada uděluje podporu individuálním řešitelům a jejich výzkumným týmům na základě hodnocení vědecké excelence návrhu projektu a řešitele. Cílem výzvy Proof of Concept je podpořit úspěšné řešitele grantů ERC v nejranější fázi komercializace výstupů jejich výzkumných aktivit. Granty jsou součástí programu EU pro výzkum a inovace Horizont Evropa.

Předsedkyně Evropské výzkumné rady Maria Leptin ocenila skutečnost, že výsledky hraničního, tedy vysoce kvalitního, primárně základního výzkumu, o němž se předpokládá, že bude hnací silou pokroku, jsou využitelné v praxi. „Jsem si jistá, že granty Proof of Concept vám pomohou prozkoumat inovační možnosti výsledků vašich projektů podporovaných Evropskou výzkumnou radou,“ napsala Otyepkovi.

tisková zpráva Univerzity Palackého v Olomouci

NASA potvrdila první úspěšný test planetární obrany v historii Země

Dnes v 1:14 ráno středoevropského letního času americká sonda Double Asteroid Redirection Test (DART) uskutečnila …

Napsat komentář

Vaše e-mailová 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