Vápníková baterie? Nový typ akumulátoru by mohl nahradit Li-Ion technologii

Další vývojový stupeň baterií na obzoru

Baterie aktuálně patří mezi nejdynamičtěji se vyvíjející oblast technologického světa a tradiční lithium-ion akumulátory v poslední době doplňují baterie postavené na bázi uhlíku a křemíku. Ty nabízí větší energetickou hustotu a tím pádem i vyšší kapacitu při podobných rozměrech.

Dalším stupněm vývoje by se mohly stát calcium-ion akumulátory, tedy baterii postavené na bázi vápníku. Tento materiál by měl nahradit klasické lithium, který je hlavní složkou v katodových a elektrolytových částech baterií již po celá desetiletí.

Lithium má své výhody, ale i nevýhody a jeho plusy jsou jasné – solidní energetická hustota, rychlé nabíjení a slušná výdrž. Lithium ale prudce reaguje se vzduchem a to znamená, že jsou tyto typy akumulátorů při poškození velmi nebezpečné. Mohou se vznítit nebo dokonce explodovat.

Problémem je také úzký rozsah teplot i napětí a v současné době se výrobci blíží k dosažení teoretického limitu hustoty energie této technologie. V kombinaci s tím, že je lithium poměrně vzácný kov, je určitě vhodný čas přijít s nějakou novou technologií.

O slovo se hlásí vápník

Vápník je nesmírně důležitý prvek, který tvoří naše kosti a najdeme ho například v mléce. Je pátým nejhojněji se vyskytujícím materiálem v zemské kůře, takže se jedná o zcela běžný prvek dostupný prakticky všude okolo nás. A má i další výhody.

Kovový vápník má vysokou vodivost a také vysoký bod tání (839 – 842 °C), což z něj činí bezpečnější volbu. Vápník je navíc netoxický a celkově mnohem bezpečnější pro životní prostředí než je lithium. A oproti tomuto kovu nabízí vyšší teoretickou hustotu energie.

Výraznějšímu prosazení tohoto materiálu v segmentu baterií brání hlavně to, že elektrolyty postavené na bázi vápníku čelí rozpouštění elektrod, což výrazně snižuje kapacitu s každým dalším nabíjením. Nicméně nový objev tento problém z velké části řeší.

Výzkumný tým z Hongkongské univerzity vytvořil kvazi-pevný vápenatý elektrolyt, který nabízí lepší transport iontů a omezuje opotřebení během opakovaných cyklů. Po 1000 nabíjecích cyklech si tato baterie zachovala 74 % kapacity, což překonává některé lithiové baterie.

Dočkáme se těchto baterií v telefonech?

I když je tento průlomový pokrok v oblasti baterií postavený na bázi vápníků velmi nadějný, prozatím to nevypadá, že bychom se nějak brzy mohli dočkat nasazení této technologie do ostrého provozu. Zbývá totiž ještě mnoho překážek k překonání a jednou z nich je nabíjení.

To je kvůli větším vápníkovým iontům výrazně pomalejší a dalším problémem je infrastruktura. Ta neexistuje, takže by se muselo vše budovat od nuly, což vyžaduje čas a samozřejmě nemalé prostředky. Optimistické odhady naznačují komerční využití těchto baterií za 5 až 10 let nejdříve.

I tak je ale dobré vidět, že se něco děje a někteří výrobci již začínají testovat malé vápníkové baterie pro pohon nositelné elektroniky. Je evidentní, že se vývoj baterií nezasekl na mrtvém bodě a že se vývojové týmy poohlížejí po nových řešeních.

Zdroj: PhoneArena