Sciencemag.cz
Doporučujeme
Baterie s pokovenou elektrodou a k tomu kombinace hned dvou moderních uhlíkových materiálů – grafenu a uhlíkových nanotrubiček. V Li-Ion bateriích můžeme inovovat anody i katody.
Ačkoliv techniky galvanického pokovování jsou všudypřítomné, samotné elektrody baterií se vyrábějí jinak než elektrochemicky.
Katody nejběžnější Li-Ion baterie vznikají z lithia, jehož prášek se smíchá s lepivým pojivem a nanáší na hliníkovou fólii. Pojivo přitom představuje balastní materiál v tom smyslu, že nijak nezvyšuje kapacitu baterie, tj. snižuje její energetickou hustotu. Vrstva suspenze navíc musí být pouze tenká a pojivo omezuje vodivost, takže klesá i příkon.
Výzkumníci z University of Illinois, společnosti Xerion Advanced Battery Corporation a čínské Nanjing University nyní proto navrhují změněnou technologii. Zcela se vynechá příprava suspenze a lithiový prášek se na hliníkovou fólii rovnou nanáší pomocí galvanického pokovování. Výsledkem je vyšší příkon, rychlejší nabíjení, do baterie lze uložit až o 30 % více energie a bez pojiva je navíc elektroda mechanicky stabilnější (spíše pevná než porézní), takže baterie by mohla vydržet více cyklů.
Výhodou má být také to, že tímto způsobem lze získat katodu pokrytou „čistým“ lithiem i z výchozích materiálů obsahujících nečistoty, takže se ušetří za úpravy přecházející samotné výrobě baterie.
Paul V. Braun z University of Illinois a jeho kolegové publikovali své výsledky v Science Advances.
Na Rice University pro změny přišli s metodou, jak by se dala optimalizovat anoda. Anoda Li-Ion baterie se vyrábí z uhlíku. Již nějaký čas se experimentuje s náhradou uhlíku křemíkem, nový výzkum navrhuje zůstat u uhlíku a použít použít speciální kombinaci hned dvou jeho populárních modifikací – grafenu a uhlíkových nanotrubiček.
Tento materiál na Rice University vytvořili v roce 2012, charakterizují ho jako „3D povrch“, poskytující pro chemické reakce obrovskou aktivní plochu, kde může docházet ke kontaktu reagujících látek. Lithium umístěné na této struktuře se může rychle rozpouštět i zase srážet na elektrodě, nedochází k tvorbě dendritů (vláken), které mohou vést ke zkratu; baterie má díky tomu mnohem větší životnost. To, že ani po 500 nabíjecích cyklech nedošlo k žádné mechanické degradaci, se podařilo ověřit pomocí záběrů z elektronového mikroskopu. Baterie pak také dokáže poskytnout vyšší příkon a rychleji se nabíjí. Na rozdíl od klasických anod zde lithium tvoří až třetinu hmotnosti elektrody, takže baterie má pak na jednotku hmotnosti vyšší kapacitu uložené energie.
Hlavním autorem tohoto výzkumu byl James Tour a výsledky tým publikoval v ACS Nano.
Zdroj: Phys.org
