Zabudnuté heslo?
Prihlásenie

Mikrosférické anódy môžu strojnásobiť kapacitu lítiových batérií

Mikrosférické anódy môžu strojnásobiť kapacitu lítiových batérií
Autor:
Roman Mališka
Zverejnené:
15. 3. 2021
Hodnotenie:
Už ste hlasovali.

Vďaka experimentom s novo vytvoreným typom materiálu sa ruskí vedci dostali k dizajnu batérií, ktoré okrem iných výhod sľubujú najmä schopnosť ponúknuť trojnásobnú kapacitu dnešných riešení. Vedci nahradili materiál použitý pre jednu z elektród batérie takzvanými nanosférami, ktoré umožňujú batériám nielen zadržať viac náboja, ale zostať stabilnými počas pôsobivého časového obdobia.

Lítium-iónové batérie napájajú všetko od smartfónov, cez notebooky až po elektrické vozidlá. Všetko to robia použitím grafitu ako anódy, čiže zápornej elektródy prístroja. Anóda je preto kľúčovým bodom pre vedcov, ktorí sa snažia zlepšiť výkon batérie.

Pre tím výskumníkov z ruskej Národnej univerzity pre vedu a techniku (MISIS) to znamenalo preskúmať náhrady grafitových anód, ktoré by mohli ponúknuť oveľa vyššiu účinnosť. Technikou zvanou ultrazvuková pyrolýza striekaním, pri ktorej sa ióny špeciálnych kovov menia pomocou ultrazvuku na hmlu a voda sa potom odparuje pri vysokých teplotách, sa tímu podarilo vytvoriť mikroskopické guľôčky s vyhĺbenou pórovitou štruktúrou, ktorá sa zdala byť vhodná pre tento účel.

Tieto nanosféry boli potom integrované do lítiových batérií ako anóda a boli podrobené testu, pri ktorom tím spozoroval celý rad výhod z hľadiska výkonu. Nový materiál nielenže poskytoval batérii niekoľkonásobnú kapacitu oproti bežným lítium-iónovým batériám, ale aj dutinový charakter anódy bol dobre zachovaný počas až 1 000 nabíjacích cyklov. Toto dobre fungovalo pri vyrovnaní zmien objemu, ku ktorým dochádza počas nabíjania, čo pomohlo batérii zostať stabilnou počas pôsobivo dlhej životnosti.

Technológia poréznych nanoštruktúrovaných mikrosfér (so zložením Cu0,4Zn0,6Fe2O4), ktoré sa požívajú ako anódový materiál, poskytujú podľa vedcov trikrát vyššiu kapacitu ako súčasné lítiové batérie. Okrem toho umožňuje päťnásobné zvýšenie počtu cyklov nabíjania a vybíjania v porovnaní s inými sľubnými alternatívami grafitu.

Presunúť tieto sľubné experimentálne výsledky z kontrolovaného laboratórneho prostredia do spotrebiteľskej batérie, ktorá by vydržala tri dni napájať smartfón, však nie je zďaleka priamočiara záležitosť. No veľká kapacita a vynikajúca stabilita sú veľmi žiadanými atribútmi, pokiaľ ide o batérie novej generácie, takže výskum otvára vedcom ďalšiu sľubnú cestu k objavovaniu.

Ruskí vedci z Národnej univerzity pre vedu a techniku (MISIS) vyvinuli experimentálnu mikrosférickú anódu, ktorá môže strojnásobiť kapacitu lítiových batérií.