Sodík místo lithia: Způsobil český vědec průlom v bateriových technologiích?

Budoucí generace baterií bude zelenější a bezpečnější. Umožní to zřejmě sodík, který v tradičních bateriích možná brzy nahradí lithium. Akumulátory budou bezpečnější a levnější díky objevu českého vědce, který působí laboratoři na Univerzitě v Ženevě.

Obrázek: Profesor Radovan Černý, Zdroj: UNIGE

Nový elektrolyt

Průlom v bateriových technologiích byl oznámen na počátku února 2022. A může za to Čech, který na Univerzitě v Ženevě vynalezl nový elektrolyt. Tento vynález představuje velmi nadějnou „vychytávku“, která umožní výrazné zlepšení možností akumulace energie, především v oblasti elektromobility.

Vědci z Univerzity v Ženevě (UNIGE) pod vedením profesora Radovana Černého  vyvinuli nový pevný elektrolyt, který umožňuje efektivní pohyb iontů v sodíkových bateriích. Díky tomu budou v budoucnosti baterie mnohe bezpečnější a také nabídnou delší životnost než tradiční technologie na bázi lithia.

Nadějná alternativa

Lithium-iontové baterie (Li-Ion), které byly uvedeny na trh počátkem 90. let 20. století, dnes pohánějí většinu elektronických zařízení a elektromobilů. Li-Ion baterie mají však dva zásadní nedostatky. Kapalný elektrolyt, který obsahují a který umožňuje proudění kladných iontů mezi oběma elektrodami baterie, je vysoce hořlavý. Pokud unikne, může prudce reagovat s kyslíkem, což představuje pro uživatele velké nebezpečí.

Dalším nedostatkem Li-Ion baterií jsou problematické dodávky lithia: je nerovnoměrně rozmístěno po celém světě a je v centru velkých geopolitických problémů. A proto v poslední době prudce zdražuje.

Už dlouho se ví, že nestabilní a poměrně vzácné lithium by bylo možno v bateriích nahradit sodíkem, ale výzkum narážel na několik bariér, které jak se zdá,  jsou díky objevu vědců ze Švýcarska překonány. Sodík se hojně vyskytuje po celé Zemi i v moři a je levnější než lithium. Je také snadněji recyklovatelný.

Využití sodíku je však zatím nedostatečně rozvinuté v oblasti výroby baterií. „Výroba tohoto typu baterií zahrnuje jinou technologii než u baterií na bázi lithia. Průmysl se stále zdráhá pustit se do této méně známé technologie,“ vysvětluje Fabrizio Murgia, výzkumný pracovník krystalografické laboratoře UNIGE.

Vědeckému týmu z Ženevské univerzity (UNIGE) se podařilo nalézt řešení, které spočívá ve využití pevného elektrolytu.  Nový materiál vznikl  úpravou krystalové struktury materiálu složeného z uhlíku, boru a vodíku (karbohydridoboritan). Detailní informace o novém objevu si můžete přečíst v časopisech ACS Applied Materials & Interfaces a Advanced Materials Interfaces.

Snadná výroba

Vědcům z UNIGE pod vedením profesora Radovana Černého  se povedlo objevit optimální konsistenci elektrolytu, který musí být pevně uzavřen uvnitř baterie tak, aby byl v těsném kontaktu s kladnou a zápornou elektrodou baterie.

Skupina vědců z UNIGE rovněž definovala ideální tlak, který je třeba na baterii vyvinout, aby fungovala efektivně.

„Dlouho jsme hledali jsme ideální sílu, která by působila na náš pevný elektrolyt,“ vysvětluje Matteo Brighi, vědec z UNIGE. „Ukázalo se, že by to mělo být přibližně 400 atmosfér, což odpovídá tlaku pod vodou v hloubce 4 000 metrů, kterého lze dosáhnout velmi snadno několika otáčkami šroubu“.

Nový objev vědců z UNIGE otevírá cestu ke snadnější výrobě sodíkových baterií, zejména v automobilovém průmyslu.

„Vzhledem k poněkud vyšší hmotnosti těchto baterií by se mohly používat především k pohonu automobilů. Ještě je také třeba posoudit rentabilitu jejich výroby. Nyní je důležité, aby si průmysl uvědomil, že námi objevený materiál je opravdu zajímavý, neboť je také nehořlavý,“ uzavírá Fabrizio Murgia.

Další informace o přednostech nového typu sodíkových baterií z díly vědců UNIGE můžete najít v níže uvedeném videu.