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

Intel Inside aneb všichni jsme načipováni

Petr Zavoral , 10. prosinec 2017 18:20
Petr Zavoral

V Havlově hře Audience přesvědčuje Sládek Ferdinanda Vaňka, aby donášel sám na sebe. Z pohledu letoš...

Více







Kalendář

09. 01.

13. 01.
CES 2018
18. 01.

19. 01.
itSMF 2018
29. 01.

30. 01.
G2BTechEd
RSS 

Zprávičky

APEK: Dnes obrat za miliardu?

Pavel Houser , 11. prosinec 2017 13:04

Právě dnes očekává Asociace pro elektronickou komerci (APEK) vrchol objednávek vánočních dárků na in...

Více 0 komentářů

Termínový kontrakt na bitcoin při debutu stoupl až na 18 700 dolarů

ČTK , 11. prosinec 2017 10:39

Termínový kontrakt na internetovou měnu bitcoin při svém debutu ve Spojených státech zpevnil o více ...

Více 0 komentářů

Western Digital zruší arbitráž proti Toshibě

ČTK , 11. prosinec 2017 08:00

Japonská společnost Toshiba a americká firma Western Digital se v zásadě dohodly na urovnání sporu o...

Více 0 komentářů

Starší zprávičky

Spotify a Tencent se propojují

ČTK , 10. prosinec 2017 08:00

Přední světová služba pro streamování hudby Spotify a čínská konkurenční firma Tencent Music Enterta...

Více 0 komentářů

Bezpečnostní politika firem brání plně využít potenciál IoT

Pavel Houser , 09. prosinec 2017 08:00

Tři čtvrtiny účastníků průzkumu EY Global Information Security Survey 2017 pokládají za nejpravděpod...

Více 4 komentářů

Globální výdaje na bezpečnost IT porostou v příštím roce o 8 % na 96 miliard dolarů

Pavel Houser , 08. prosinec 2017 10:57

Nejrychleji porostou řešení SIEM, testování IT bezpečnosti a její outsourcing. ...

Více 1 komentářů

Soud EU: Luxusní značky mohou zakázat internetový prodej zboží

ČTK , 08. prosinec 2017 10:00

Oponenti poukazují na to, že omezení prodejů jde proti hospodářské soutěži....

Více 2 komentářů