Písek dělá divy v oblasti lithiových baterií
Pro mechniku strojů bývá písek většinou destruktivní. Kalifornští vědci však s jeho pomocí vyvíjejí lithiové baterie, které mohou mít třikrát větší životnost než je běžné.
Tým z Kalifornské univerzity v Riverside použil písek na tvorbu anody lithiové baterie. Anoda je elektroda, která přijímá z okolního prostředí (z elektrolytu) elektrony nebo anionty (obecně záporné náboje), probíhá na ní oxidace a sama je formálně „kladná”. Reálně se v režimu vybíjení baterie v jejím okolí hromadí záporné náboje, které pak odcházejí elektrickým obvodem k opačné elektrodě – katodě. Oproti jiným materiálům využívaným k tvorbě elektrod je písek velmi levný a ekologicky šetrný.
Důvodem užitečnosti písku je, že jeho majoritní složkou je oxid křemičitý čili křemen, SiO2. Momentálním standardem pro anodový materiál je uhlík ve formě grafitu. Podle různých výzkumů by si zde mohl jako materiál vést lépe křemík, avšak musel by být rozdrcený na nanočástice o rozměrech řádově miliardtiny metru. Problém s běžným nanostrukturovaným křemíkem je však ten, že rychle ztrácí své kýžené vlastnosti a je složité a také drahé ho vyrábět ve větším množství.
Zachary Favors, vedoucí týmu kalifornských výzkumníků, se snažil zkoumat a řešit problém z více stran. Nejdříve si opatřil zdroj velmi čistého a jemného písku a ten pak dále čistil a mlel na velmi malé částice, a to až na nanometrovou úroveň. Písek pak začal svojí barvou a texturou připomínat různé druhy velmi jemného cukru. Takto připravený křemík začal Favors míchat s podobně malými částicemi soli a hořčíku. Když tuto směs zahřál, hořčík odebral z křemene kyslík a ve směsi se objevil čistý nanokřemík ve formě třírozměrné porézní „houby”. Právě tyto póry se ukázaly být jako velmi výhodné pro stavbu anody a pro její vlastnosti. Podle vyjádření vědců poskytne tato anoda bateriím asi 3x větší životnost než mají běžné lithiové baterie, což je významné hlavně v oblasti baterií pro elektromobily. Díky větší hustotě energie bude totiž nutné baterie s nanokřemíkovou anodou nabíjet asi 3x méně často než dnes.
Zdroje: Phys.Org, ScienceDaily, University of California, Nature Scientific Reports
Více z pořadu
E-shop Českého rozhlasu
Kdo jste vy? Klára, nebo učitel?
Tereza Kostková, moderátorka ČRo Dvojka
Jak Klára obrátila všechno vzhůru nohama
Knížka režiséra a herce Jakuba Nvoty v překladu Terezy Kostkové předkládá malým i velkým čtenářům dialogy malé Kláry a učitele o světě, který se dá vnímat docela jinak, než jak se píše v učebnicích.
