Dobitý elektromobil během pár minut a kardiostimulátor s výdrží půl století. Lithium-metalové baterie mohou brzy změnit svět

Dobitý elektromobil během pár minut a kardiostimulátor s výdrží půl století. Lithium-metalové baterie mohou brzy změnit svět

Zdroj: Solid Power
  • Společnost Solid Power vyvíjí polovodičové lithium-metalové baterie, které mohou zcela proměnit dosud známé standardy nabíjení. Zjištění Harvardovy univerzity naznačují, že všechny překážky při vývoji jsou překonány, případně se brzy vyřeší

  • Výzkum probíhá už desítky let, nyní se však podle prvních prototypů nové technologie zdá, že skutečně dochází k opravdovému průlomu. Baterie by měly mít kromě násobně většího výkonu také delší výdrž než jejich předchůdci

  •  Lithiové články v budoucnu nejspíše dokážou vydržet až půl století a jejich pomocí bude možné nabít elektromobil rychleji, než trvá natankovat palivo na benzinové stanici

Lithium je vynikajícím vodičem a po desetiletí bylo středem zájmu při výzkumu baterií. Stejně jako alkalické kovy, jeho kolegové na levé straně periodické tabulky, disponuje lithium jedním vnějším elektronem, který snadno odevzdá energii, což vytváří skutečně vysoké napětí. Ve srovnání s jinými zásaditými prvky, jako je draslík či sodík, má lithium nejmenší velikost iontů a třetí nejnižší atomovou hmotnost. To znamená více elektronů a náboje pro baterie.

Vývojem této slibné technologie se zabývá nespočet veřejných i soukromých institucí, jednou z nich je například coloradská společnost Solid Power. Ta své první polovodičové lithium-kovové bateriové články vyrobila relativně nedávno, přičemž fakt, že se jí podařilo zhotovit něco zcela mimořádného, byl podle jejích výzkumníků patrný hned na první pohled. Baterie stříbrně září a v kontrastu s okolím vypadají, jako by ani nepocházely z naší planety. Také jejich výkon je zarážející – oproti tradičním lithium-iontovým článkům až desetkrát větší.

Vědci vyvinuli živý inkoust. V budoucnu by mohl nejen na Zemi sloužit jako stavební materiál, pomáhat má ale i jinde

„Věděli jsme, že dokážeme vyrobit něco, co vypadá jako bateriový článek, ale pořád tu byla šance, že nakonec budeme mít jen cihlu,“ řekl v rozhovoru pro časopis Popular Mechanics Josh Buettner-Garrett, technologický ředitel společnosti Solid Power.

Zajímavost :  Dražší letenky v prémiových třídách jdou na dračku, libují si čeští prodejci

Desítky let výzkumu a překonávání překážek

V dnešním světě hrají jasný prim takzvané lithium-iontové baterie, které se zásluhou japonské firmy Sony objevily na trhu poprvé v roce 1991. Jako takové nalezly uplatnění především ve spotřební elektronice a posléze i v elektromobilech. Předchůdcem tohoto technického zázraku z konce 20. století byly pro změnu lithium-jodové články, jež vědci vyvinuli v průběhu let sedmdesátých. Lithium-jodové baterie se staly okamžitým přínosem pro pacienty s kardiostimulátorem, jehož výdrž se rázem protáhla z pouhých dvou let na rovných deset. Nyní se každopádně zdá, že lidstvo konečně našlo způsob, jak z lithia vytěžit ještě mnohem víc.

„Kovové lithium je materiál s nejvyšší kapacitou, který známe,“ říká doktor Jun Liu, ředitel Pacific Northwest National Laboratory v Richlandu ve státě Washington. Vede zde konsorcium, jež si dalo za úkol najít v rámci elektromobility pomyslný ,svatý grál‘, tedy takové baterie, které budou extrémně výkonné, ale zároveň i lehké, rychle se nabíjející a odolné proti korozi. No a nyní je přesvědčen, že díky nedávným pokrokům v oblasti lithiových článků se jim to povedlo.

Zajímavost :  Kňaz Halík: Vzdelaným ľuďom musí cirkev ponúknuť inteligentnú tvár kresťanstva

Aby využili potenciál tohoto kovu co nejvíce, strávili vědci desítky let překonáváním četných překážek. „Potíž je v tom, že kovové lithium je příliš reaktivní. Můžete si to představit jako korozi – pokud se dostane do kontaktu s čímkoli, všechno zkoroduje,“ vysvětluje Liu. Tím, co stojí za častým problémem lithiových baterií, jsou takzvané dendrity vyrůstající z anody. Dokážou totiž prorazit jejich části a zkratovat článek, což u lithium-iontové baterie s tekutým elektrolytem může zapříčinit požár (kapalný elektrolyt je hořlavé rozpouštědlo, které v podstatě jen čeká na vznícení).

Vědci ale nakonec našli řešení, které růstu dendritů zabránilo a riziko požáru eliminovalo. Tekutý a hořlavý elektrolyt byl nahrazen elektrolytem pevným, vyrobeným z keramiky. Pak už ,jen‘ zbývalo dořešit, jak zabránit dendritickým trhlinám, které způsobovala její křehkost. Naštěstí i s touto výzvou se v Solid Power nakonec úspěšně popasovali.

Průlomová výdrž a rychlost nových baterií

Většina nově vznikajícího výzkumu lithium-metalových baterií se zaměřuje na to, kolik nabíjecích cyklů mohou dotčené články vydržet. Tým z Harvardovy univerzity se v květnu 2021 postaral o velmi pozitivní novinku, když zveřejnil zjištění, že jejich lithium-metalová baterie udržela náboj po dobu ohromujících 10 tisíc cyklů.

Bakterie by mohly dostat člověka na Mars a zpět. Vědci chtějí na rudé planetě vyrábět raketové palivo

„Při tolika cyklech bychom mohli změnit naše očekávání ohledně životnosti baterií,“ sděluje doktor Xin Li, jeden z harvardských výzkumníků. „Mohly by vydržet čtvrt, nebo dokonce půl století,“ dodává. Harvardská baterie je však tenká jako papír, podobně jako ty do hodinek nebo naslouchadel. A tyto rozměry pravděpodobně v budoucnu nebudou pro většinu komerčních aplikací stejné. V některých oblastech se dá počítat s mnohem větší a tlustší baterií.

Zajímavost :  Koruna je k euru nejsilnější za poslední skoro měsíc, vzhůru jí pomohl šéf ČNB

Výsledky harvardské studie jsou každopádně působivé i v jiném ohledu. Lithium-metalový bateriový článek se vědcům podařilo dobít za pouhé tři minuty. Pokud by se tato technologie dostala do elektromobilů, znamenalo by to obrovský zlom. Automobil by se dokázal nabít za stejnou dobu, možná i kratší, než jaká je v současnosti nutná k naplnění benzínem, respektive naftou. Většina elektromobilů prozatím potřebuje k dobití celé hodiny.

Celý článek zde |