Výdrž baterií lithium-kov mají zvýšit nanovlákna zylonu

Pavel Houser , 23. květen 2016 10:30 0 komentářů
Rubriky: Technologie, Science

Baterie typu lithium-kov dokáží skladovat velké množství energie, problém však mají s životností. Během provozu se elektroda porušuje, vytváří se vlákna (dendrity) zasahující v první fázi do elektrolytu, později mezi nimi vznikají doteky a minizkraty. Dendrity mohou nakonec i zcela propojit obě elektrody a způsobit kompletní zkrat doprovázený vzplanutím či výbuchem.

K omezení růstu dendritů se zkoumají a částečně už i používají speciální membrány (separátory), nicméně dosud žádná z těchto membrán nemá ideální vlastnosti. Použijí-li se keramické materiály, problémem je křehkost a vznik prasklin, polymerní membrány jsou zase mechanicky slabé a dendrity je mohou prorůst. Potíž je i v tom, že membrány mohou omezovat teplotní rozsah, v němž lze baterii používat.

Xiaoming Hao s kolegy nyní v časopisu Nano Letters publikovali studii o novém nadějném přístupu: připravili membrány z nanovláken polymerního materiálu zylonu (PBO, poly(p-fenylen-benzobisoxazol)). Zylon je lehký a ještě pevnější než kevlar, používá se dnes pro výrobu sportovního náčiní (tenisové rakety, snowboardy), ale třeba i v prototypech výtahu na oběžnou dráhu nebo v marťanských vozítkách NASA.

Membrána ze zylonu by navíc měla být funkční i při provozu baterie za vyšších teplot. Pro představu srovnání zylonu a dnes používané membrány Celgard 2400: v prvním případě se elektroda začne mechanicky porušovat po 230 hodinách, ve druhém se žádné problémy neukázaly ani po 700 hodinách. Celgard roztaje při 125 C a baterie zkolabuje, zylon vydrží do 185 C, kdy se stejně už rozkládá i elektrolyt.

Zylon je ovšem nadějný materiál i v jiných oblastech, třeba pro tvorbu kompozitů.

Na Cornell University přišel nedávno Lynden Archer a jeho kolegové s podobě cíleným projektem. Pro tvorbu membrány zde byl navržen polyethylen oxid a křemík, které spolu mají vytvořit speciální nanočástice (nanoscale organic hybrid materials, NOHMs). Tyto částice se pak zasíťují dalším polymerem, prolyprolypenoxidem. Vzniklá membrána by neměla nijak snižovat samotnou vodivost polymeru ani za pokojových teplot. Studie publikovaná v Nature Communications dále zdůrazňuje, že takto vzniklé membrány nijak neomezují baterie z hlediska tvaru, a nevyžadují tedy úpravy dnes používaných technologií; stejný materiál by navíc měl jít použít i v jiných než lithiových typech baterií, např. na bázi sodíku nebo hliníku.

Zdroj: Phys.org a další

Poznámka: Li-on baterie obsahuje lithium v elektrolytu a to se pak na periodicky vylučuje na uhlíkové elektrodě (anodě) a zase rozpouští, v baterii lithium-metal je z lithia přímo anoda. Tím se „ušetří" za uhlík a článek může nabídnout vyšší hustotu energie.

Hlavní rozdíl mezi aktuálně používanými li-ion bateriemi a bateriemi lithium-kov je to, že ty druhé nebývají dobíjecí – alespoň zatím, protože článek má stejně omezenou životnost (viz výše). Dnes se baterie lithium-kov pouze omezeně nasazují v zařízeních typu „hloupých" hodinek, kalkulačkách apod.


Komentáře

RSS 

Komentujeme

Skutečně software pohltí svět?

Pavel Houser , 22. duben 2017 14:00
Pavel Houser

Výrok, podle něhož má software pojídat svět, jako první použil (zřejmě) Marc Andreessen v roce 2011 ...

Více





RSS 

Zprávičky

Čtvrtletní zisk a tržby majitele Googlu výrazně vzrostly

ČTK , 28. duben 2017 15:00

Čistý zisk americké společnosti Alphabet, která je majitelem internetového gigantu Google, v prvním ...

Více 0 komentářů

Bývalí manažeři Olympusu mají zaplatit miliardy za účetní podvod

ČTK , 28. duben 2017 14:00

Skupina bývalých vedoucích pracovníků japonské společnosti Olympus musí firmě zaplatit odškodné 58,8...

Více 0 komentářů

Soud v Ostravě poslal počítačového hackera na 6,5 roku do vězení

ČTK , 28. duben 2017 10:30

Na 6,5 let poslal dnes Krajský soud v Ostravě do vězení počítačového hackera Lumíra Heriče. Podle ro...

Více 0 komentářů

Starší zprávičky

Digitální transformace a IoT mění české výrobní společnosti

Pavel Houser , 28. duben 2017 09:00

Často více než 10 let staré ERP systémy nebývají s novými technologiemi kompatibilní....

Více 0 komentářů

Jihokorejští výrobci elektroniky Samsung a LG prudce zvýšili zisk

ČTK , 28. duben 2017 07:00

Jihokorejští výrobci elektroniky Samsung Electronics a LG Electronics v letošním prvním čtvrtletí vý...

Více 0 komentářů

O digitální transformaci usiluje více než polovina českých podniků

Pavel Houser , 27. duben 2017 18:39

Spojení IoT a AI: Zařízení internetu věcí generují velké objemy dat, které mají bez rychlého zpracov...

Více 0 komentářů

Twitter snížil čtvrtletní ztrátu na 61,6 milionu dolarů

ČTK , 27. duben 2017 15:30

Čtvrtletní ztráta americké internetové společnosti Twitter se meziročně snížila na 61,6 milionu dola...

Více 0 komentářů