Na obzoru jsou baterie, co nemohou explodovat a vydrží

Každoročně se dozvídáme o stále nových technologiích, které by nám mohly pomoci s nejslabším článkem každého mobilního zařízení – baterií. Dočkáme se konečně smysluplného pokroku?

Tip: Mobilní telefon může fungovat i bez baterie. Prototyp už existuje

Dobrou zprávou je, že se zařízení přestala ztenčovat na úkor právě akumulátorů, ale na druhou stranu – ač v tomto ohledu technologie značně pokročily, stále ještě nejsou na takové úrovni, jakou bychom si přáli. Startovní čarou jsou lithio-ionové baterie, které dnes pohánějí většinu mobilních zařízení a mají spoustu výhod – jejich výroba je poměrně levná, mohou mít vysokou kapacitu a docela rychle se dobíjejí.

Jsou tu však i nevýhody – kapacita v průběhu času degraduje, a tak je už po několika letech můžete vyhodit, což není moc ekologické. Rychlonabíjení pak vytváří spoustu tepla, což tyto akumulátory nemají příliš rády. Takže je jasné, že změnu potřebujeme. Jak by mohla vypadat?

Změna struktury: Neuspořádané katody

Dnešní Li-ion baterie jsou tvořeny uspořádanými vrstvami atomů lithia a přechodovými atomy kovů. Uspořádaná struktura umožňuje lithiu, aby jednoduše přecházelo mezi vrstvami, a zároveň je základem pro vysokou kapacitu baterií. Ještě lepšího výsledku bychom ovšem mohli dosáhnout tvorbou baterií s „neuspořádanou“ strukturou. Do průlomového objevu vědců z Berkeley však byl problém v tom, že nebylo jasné, jakým způsobem vytvářet neuspořádané katody. Citovaný průzkum prokázal, že určité typy neuspořádaného materiálu mohou ukládat více lithia než jejich uspořádané protějšky, což by mohlo vést k ještě vyšším kapacitám. Stejný tým pak zjistil, že je možné vytvářet baterie s delší životností a menší pravděpodobností exploze.

Příští zastávka – grafenové kuličky?

Tip: Nové baterie od Samsungu slibují opravdu snové vlastnosti

Jedním z největších problémů rychlonabíjení je rychlejší degradace baterií a tedy nižší životnost. Nový průzkum Samsungu a univerzity v Soulu však dokázal, že je možné elektrody potáhnout grafenem. Tzv. grafenové kuličky pak umožňují plné nabití baterie do 12 minut, další výhodou je pak 45% nárůst kapacity. Díky tomu bychom se mohli dočkat baterií s vyššími kapacitami, stabilní teplotou a velice rychlým nabíjením, a přitom nízkým stupněm degradace.

Hořčík v pevném skupenství

První dvě zmíněné technologie jsou víceméně vylepšeními Li-Ion baterií, baterie z hořčíku v pevném skupenství je ale zcela odlišná. Hlavním rozdílem je pevný, a nikoliv kapalný elektrolyt. To znamená mnohem vyšší bezpečnost kvůli nižší pravděpodobnosti vzplanutí. V porovnání s Li-Ion baterií pak můžeme očekávat dvojitou kapacitu.

Zlatý nanodrát

Baterie z nanodrátu nabízejí výhody v podobě rychlého nabíjení a vysoké hustoty energie. Nevýhoda však spočívá v nízké životnosti. Takové baterie totiž degradují téměř dvakrát rychleji než standardní Li-Ion řešení.

Doktorandka Mya Le Thai z Kalifornské univerzity v Irvine však tento problém vyřešila tím, že pokryla zlatý drát oxidem manganatým a umístila jej na polymethyl-metakrylátový gelový elektrolyt. Nebo jednoduše – takové řešení vytvoří baterii, kterou lze nabít a vybít třeba 100tisíckrát, aniž by byla patrná nějaká výrazná degradace.

Zdroj: Phone Arena