Sciencemag.cz
Doporučujeme
Yi Cui ze Stanfordu a Shougo Higashi v výzkumných laboratoří firmy Toyota publikovali v Nature Communication návrh nové baterie určené pro skladování energie ve velkém měřítku.
Elektrody navrženého článku jsou z niklu a zinku; jedná se o celkem lehké kovy, které by měly zajistit vysokou hustotu ukládání energie. Zinkové baterie jsou sice na trhu již běžně dostupné, ale nebývají dobíjecí. Při procesu nabíjení se totiž elektroda mechanicky poškozuje, vznikají na ní vlákna (dendrity); ty mohou nakonec prorůst až k opačné elektrodě a způsobit zkrat článku.
Problém tohoto typu je velmi rozšířený. Inspiroval třeba vývoj nových dobíjecích baterií lithium-kov, kde se životnost baterie podařilo prodloužit díky nanovláknům – viz např. tento článek.
U klasických lithium-iontových baterií zase mechanické poškozování elektrod brání tomu, aby se zde uhlík nahradil křemíkem, což by bylo výhodnější z hlediska energetické hustoty (křemík je těžší, ale atom křemíku dokáže na sebe navázat více atomů lithia než uhlík a celkově vychází z tohoto hlediska jako efektivnější).
Nový návrh baterie počítá s plastovou fólií oddělující od sebe obě elektrody, která však bude propustná pro ionty elektrolytu. Zinková elektroda je navíc zabalena do pláště z uhlíku (upraveného tak, aby po elektrické stránce fungoval jako izolátor). Zinečnaté ionty se pak při nabíjení ukládají na elektrodě vzadu a baterie by neměla mechanicky degradovat – při dosavadních experimentech vydržela 800 nabíjecích cyklů bez viditelných změn typu poklesu kapacity.
Jako jedno z možných využití nové niklo-zinkové baterie se uvádí skladování energie produkované solárními či větrnými elektrárnami.
Další novinou na poli baterií je nápad vědců z Hong Kong University (vedoucí týmu Tianshou Zhao, publikováno v Science Bulletin). Zde se počítá s oživením sodíkových baterií – tedy obdoby klasických Li-Ion baterií pouze s tím rozdílem, že elektrolyt místo lithiové soli představuje sůl sodná. Sodík má větší/těžší atomy, což znamená nižší energetickou hustotu těchto baterií, ale naopak je proti lithiu levnější.
Materiály pro anodu používané v Li-Ion bateriích (nejčastější verze anoda z uhlíku, katoda oxid kovu) ovšem v těch sodíkových fungují často dost špatně, nabíjení je pomalé, může docházet opět i k mechanickému poškození. Nový přístup proto navrhuje, aby anoda byla z borofenu (borophene), což je další z dnes tak populárních 2D materiálů – v tomto případě jde o monoatomární vrstvu bóru. Borofenová elektroda by měla umožňovat rychlé nabíjení, nepoškozovat se a zlepší prý i hlavní parametr, tj. hustotu energie/kapacitu sodíkových baterií.
Zdroj: Phys.org
