60 000 cyklů a nabití za pouhé 3 minuty. Nová baterie může změnit ukládání energie

Baterie, která vydrží desítky tisíc cyklů

Vývoj baterií postupuje rychlým tempem a vedle lithia se stále častěji experimentuje také s jinými materiály. Výzkumníci z australské Flindersovy univerzity nyní výrazně posunuli možnosti vodných zinko-jodových baterií.

Nový prototyp má zvládnout více než 60 000 nabíjecích a vybíjecích cyklů. Ještě působivější je rychlost nabíjení. Při určitém nastavení článku může kompletní nabití podle zveřejněných výsledků zabrat pouhé tři minuty.

Nejde přitom jen o teoretickou koncepci. Výzkumníci výsledky popsali ve vědeckém časopise Angewandte Chemie. Technologie je ale stále ve fázi vývoje a k nasazení do komerčních bateriových systémů má ještě daleko.

Klíčem je speciální materiál

Zinko-jodové baterie nejsou úplnou novinkou, dosud je ale trápila především životnost. Problém způsobuje takzvaný shuttle efekt, při kterém sloučeniny polyjodidů procházejí separátorem a postupně zhoršují vlastnosti článku.

Australští vědci proto vytvořili speciální strukturu z polymeru na bázi cyklodextrinu. Jde o levný a biologicky rozložitelný materiál odvozený od škrobu, jehož struktura dokáže problematické sloučeniny zachytávat a následně uvolňovat.

Právě tím se podařilo výrazně omezit degradaci. Podle zveřejněných výsledků dosahuje pouhých 0,0001 až 0,0003 % na jeden cyklus. Díky tomu může článek vydržet řádově více cyklů než běžné baterie.

Nabití za tři minuty má jeden háček

Výsledky se liší podle nastavení článku. Při kapacitě 200 mAh/g zvládla baterie přibližně 8 000 cyklů a nabití trvalo sedm minut. I tak jde o hodnoty, které vypadají velmi působivě.

Ještě zajímavější čísla přicházejí při snížení kapacity na 150 mAh/g. V tomto režimu vědci uvádějí více než 60 000 nabíjecích cyklů a nabití během tří minut. Články přitom pracují s napětím přibližně 1,3 až 1,4 V.

Čísla tedy nelze jednoduše spojit tak, že baterie současně nabídne maximální kapacitu, tříminutové nabíjení a 60 000 cyklů. Rekordní životnost i rychlost byly dosaženy při nižší měrné kapacitě článku.

Bezpečnější alternativa k lithiu

Velkou výhodou vodných zinko-jodových baterií má být také bezpečnost. Využívají nehořlavý elektrolyt na bázi vody, takže mohou výrazně omezit riziko požáru, které představuje jeden z problémů současných lithium-iontových článků.

Zinek je navíc relativně dostupný a levný materiál. Podle výzkumníků tak může technologie představovat zajímavou alternativu především pro velká stacionární úložiště, kde jsou důležité cena, bezpečnost a dlouhá životnost.

Výhodnou pozici má samotná Austrálie, která disponuje zhruba 20 až 28 % známých světových zásob zinku. Nové baterie by tak v budoucnu mohly pomoci vytvořit domácí dodavatelský řetězec méně závislý na současné výrobě lithium-iontových článků.

Na telefony ani elektromobily zatím nemíří

Přes fantasticky vypadající parametry není nová baterie připravena pro sériovou výrobu. Výzkum je stále ve fázi prototypu a zatím není jasné, zda se stejné vlastnosti podaří zachovat také u podstatně větších komerčních článků.

Flindersova univerzita už nicméně spolupracuje s průmyslovými partnery na vytvoření platformy pro další prototypy. Právě další testování ukáže, zda lze laboratorní technologii rozumně zvětšit a vyrábět za konkurenceschopnou cenu.

Pokud se to podaří, využití se nabízí především u velkých energetických úložišť. Na revoluci v bateriích telefonů nebo elektromobilů je proto ještě brzy, samotných 60 000 cyklů a tříminutové nabíjení ale rozhodně stojí za pozornost.

Zdroje:

• autorský text / Mobilizujeme.cz
• Flinders University
• Angewandte Chemie