Výkonné lithiové baterie, které "dýchají"
Tým vědců pod vedením profesorky Clare Grey, pracující na britské Cambridgeské univerzitě, vyvinul prototyp speciální baterie (akumulátoru) typu lithium-kyslík či lithium-vzduch, která svými vlastnostmi výrazně překonává současné lithium-iontové baterie.
Tyto baterie se teoreticky vyznačují vysokou účinností při uchování elektrické energie (asi 93%) a vysokou hustotou energie, kterou mohou uchovat v jednotce hmotnosti (pojmou až 10x více elektrické energie než současné lithium-iontové baterie, což se již blíží hustotě chemické energie v jednom kilogramu benzínu). Také by měly být velmi trvanlivé a vydržet kolem 2000 nabíjecích cyklů. Vše dohromady by potenciálně znamenalo velký pokrok např. v oblasti elektromobilů, zejména pokud jde o trvanlivost jejich baterií a dojezd aut.
Akční rádius elektromobilů na jedno nabití baterie by se pak mohl zvýšit až na 800 kilometrů. Srovnatelný současný prototyp baterie na tomto principu se stejnými výkonnostními parametry by měl pouze pětinovou hmotnost a stál by asi pětkrát méně peněz než dnešní lithium-iontové baterie.
Součástí nového prototypu baterie je velmi porézní a jakoby “načechraná” uhlíková elektroda (katoda), vyrobená z redukovaného grafenového oxidu, která má podobu tenkých fólií atomů uhlíku o tloušťce jednoho atomu. Druhá elektroda (anoda) je vyrobena z kovového lithia. Elektrolytové prostředí baterie obsahuje řadu doplňkových chemických sloučenin, které zvyšují účinnost a stabilitu zde probíhajících chemických reakcí. Např. je zde přítomen jodid lithný (LiI), di-meth-oxy-etan a trochu vody.
Během elektrochemické reakce se na grafenové elektrodě během vybíjení baterie objevuje krystalický hydroxid lithný a pak zase při nabíjení baterie mizí. Na rozdíl od dřívějších typů lithium-kyslíkových baterií se zde neobjevuje peroxid lithia, který se špatně odstraňuje a je také schopen účinnost baterie velmi kazit.
Přes všechny výše zmíněné výhody však bude třeba ještě vykonat mnoho práce a úprav, než se baterie typu lithium-kyslík dostanou ze stadia speciálního prototypu do fáze sériové výroby. Odborníci délku tohoto období odhadují na nejméně 10 let. Dosažené proudové hustoty elektrického proudu u tohoto prototypu jsou zatím hluboko pod úrovní, která je nutná pro pohon elektromobilů. Demonstrační prototyp také zatím umí pracovat jen v prostředí čisté kyslíkové atmosféry, zatímco žádoucí je u konečného produktu schopnost činnosti v prostředí obyčejného vzduchu. V něm je totiž přítomno mnoho dalších plynů, které mohou velmi rychle lithiovou elektrodu poškodit nežádoucími chemickými reakcemi. Tomu je třeba zabránit a na vědce proto čekají ještě nelehké úkoly.
Zdroje: Phys.Org 1, Phys.Org 2, Science Magazine, Clare Grey, Scientific American, IFL Science, NBC News, Nature
E-shop Českého rozhlasu
Vždycky jsem si přál ocitnout se v románu Julese Verna. Teď se mi to splnilo.
Václav Žmolík, moderátor
Tajuplný ostrov
Lincolnův ostrov nikdo nikdy na mapě nenašel, a přece ho znají lidé na celém světě. Už déle než sto třicet let na něm prožívají dobrodružství s pěticí trosečníků, kteří na něm našli útočiště, a hlavně nejedno tajemství.
