Sciencemag.cz
Doporučujeme
Většina výzkumů v oblasti baterií se soustředí na jejich kapacitu nebo životnost, v tomto případě došlo i na rychlost nabíjení. Umožnit by to mohl nový typ elektrod.
Podle článku výzkumníků z University of Cambridge, který byl publikován v časopisu Nature, by efektivnější anoda lithiové baterie mohla být vyrobena z oxidu wolframu a niobu.
Při nabíjení baterie se ionty lithia přenášejí z kladné elektrody na zápornou. Oxidy wolframu a niobu mají takovou strukturu, že ionty lithia se tímto krystalem mohou pohybovat ve třech rozměrech, materiál je přitom mechanicky stabilní. Současné anody Li-Ion baterií z grafitu mají ten problém, že při příliš rychlém nabíjení se zde z iontů lithia vytvářejí vlákna (dendrity), která mohou způsobit zkrat/vzplanutí/výbuch baterie. Anoda proto představuje úzké hrdlo, bez ohledu na vodivost samotného elektrolytu.
Skrz strukturu oxidu wolframu a niobu se ionty pohybují rychle, dokonce o několik řádů rychleji než grafitem (při stejném nabíjecím napětí) a bez rizika zkratu. Rychlost pohybu iontů lithia vědci změřili pomocí speciální spektroskopické techniky (pulsed field gradient nuclear magnetic resonance spectroscopy). Pravda je, že elektroda z oxidu wolframu a niobu oproti té grafitové zřejmě nabídne menší hustotu energie/kapacitu (materiál je těžší než grafit). Oproti jiným alternativním materiálům ovšem ve prospěch oxidu wolframu a niobu má hrát fakt, že jeho výroba je jednoduchá a levná. Baterie tohoto typu by oproti těm stávajícím pracovala s nižším napětím, což by mohlo ale současně znamenat vyšší bezpečnost.
Rychlejší nabíjení baterií není jen záležitostí spotřební elektroniky. Mělo by smysl pro elektrická auta i pro ukládání energie generované ve špičkách solárních a větrných elektráren.
Kent J. Griffith et al, Niobium tungsten oxides for high-rate lithium-ion energy storage, Nature (2018). DOI: 10.1038/s41586-018-0347-0
Zdroj: Phys.org
