Nová baterie vědců z Harvardovy univerzity nabízí stabilní výkon bez degradace po dobu až 15 let

• 19. 05. 2021
• Redakce

 

Rychlé nabíjení pro elektromobily

Pokud se nový vynález amerických vědců z Harvardu podaří dostat do komerční výroby, pak by díky tomu  mohla vzniknout baterie, která se nabije za 10 minut a vydrží napájet elektromobil až 15 let.

„Náš výzkum ukazuje, že baterie se pevným elektrolytem by se mohla zásadně lišit od komerčních lithium-iontových baterií s kapalným elektrolytem,“ uvedl výzkumu baterií na Harvardově univerzitě Xin Li. „Analýzou jejich základní termodynamiky můžeme vyrobit nové prototypu baterií, které nabízí vynikající výkon a další přednosti.“

Pro rychlejší rozšiřování elektromobilů budou velmi důležité baterie s rychlým nabíjením a dlouhou životností na mnoho dobíjecích cyklů. Právě to jsou ale i hlavní problémy dnes používaných lithium-iontových baterií, ty jsou příliš drahé a jejich nabíjení trvá dlouho.

Sendičová struktura

„Představte si novou baterii jako sendvič,“ vysvětluje Xin Li. „Nahoře se nachází kovová lithiová anoda, pak následuje vrstva grafitu. Poté je součástí baterie první elektrolyt a druhý elektrolyt. Nakonec se nachází v baterii poslední vrstva- katoda.“

Nová baterii pojme podstatně více energie ve stejném objemu a navíc je možné jí nabít za zlomek času. A právě kvůli tomu jsou lithium-kovové baterie považované podle docenta Xin Li z Harvardovy univerzity za svatý grál pro chemii baterií. Vědcům se konečně podařilo zajistit to, aby baterie byla trvalá a bezpečná.

Velkým problémem lithium-kovových baterií byla podle vědců vždy chemie. Lithiové baterie totiž během nabíjení přenáší ionty lithia z katody na anodu. Když je anoda vyrobená z kovového lithia, na jejím povrchu se tvoří jehlicovité struktury zvané dendrity. Tyto struktury následně během dobíjení rostou jako kořeny do elektrolytu až následně prorazí bariéru oddělující katodu a anodu, to následně způsobí zkrat či vznícení baterie.

Rychlé dobíjení

Americkým vědcům se podařilo vyřešit pomocí nové struktury lithium – kovových baterií starý problém se stabilitou tradičních Li-Ion baterií. Baterie lze nabíjet a vybíjet nejméně 10 tisíc krát, to je tedy mnohem více cyklů než bylo dříve možné a navíc při vysoké proudové hustotě.

Nová technologie navíc přináší další zásadní výhodu, která by mohla posunout svět elektrických vozidel a to prodloužení životnosti baterií na 10 až 15 let, tedy obdobnou životnost jako mají automobily na konvenční paliva. Plně nabitá by pak taková baterie mohla být během 10 až 20 minut.

„Díky flexibilitě a všestrannosti je náš vícevrstvý design potenciálně kompatibilní s postupy hromadné výroby v bateriovém průmyslu. Škálování na komerční výrobu  baterii však nebude snadné. Stále existují určité praktické výzvy, ale věříme, že budou překonány,“ řekl vedoucí projektu Xin Li.