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

Kradená auta: Další úkol pro bezpečnostní kamery

Pavel Houser , 16. srpen 2017 06:30
Pavel Houser

Bezpečnostní kamery, které hledají ukradená vozidla nebo mají za úkol vozidlo jednoznačně identifiko...

Více






Kalendář

24. 08. Webinář Synology - DSM 6.1 - Virtual Machine Manager
27. 08.

31. 08.
VMworld 2017
01. 09.

06. 09.
IFA 2017
RSS 

Zprávičky

Telekomunikační úřad se chystá regulovat mobilní trh

ČTK , 17. srpen 2017 14:34

Přetrvává velký rozdíl mezi vyššími cenami pro domácnosti a nižšími cenami pro firmy, který dosahuje...

Více 0 komentářů

ShadowPad: malware v produktech NetSarang pro správu serverů

Pavel Houser , 17. srpen 2017 13:43

Útočníci schovali backdoor ShadowPad v softwaru využívaném stovkami světových společností včetně ban...

Více 0 komentářů

Rozšířená realita bude za pár let běžnou záležitostí

ČTK , 17. srpen 2017 12:58

Za pět, šest let bude běžné, že si turisté při návštěvě zahraničních metropolí nasadí speciální brýl...

Více 0 komentářů

Starší zprávičky

Podíl internetových kurzových sázek v ČR loni vzrostl na 88 %

ČTK , 17. srpen 2017 10:00

Velký podíl na internetových sázkách tvoří live sázky, které lze uzavírat opakovaně v průběhu zápasu...

Více 0 komentářů

Za polárním kruhem má vzniknout rekordní datové centrum

ČTK , 17. srpen 2017 08:00

V norském městě Ballangen, které se nachází za polárním kruhem, má vzniknout největší datové centrum...

Více 1 komentářů

Euronics a Kasa chystají nový sklad v Jirnech u Prahy

Pavel Houser , 16. srpen 2017 11:00

Skladníci již nebudou chodit pro zboží, ale zboží „přijede“ za nimi. Chytré technologie umožní vyexp...

Více 0 komentářů

Oracle Exadata Cloud i na cloudové infrastruktuře nové generace

Pavel Houser , 16. srpen 2017 10:04

Deklarované přednosti: obří výkon, jednoduchá migrace do cloudu a plná kompatibilita s databázemi Or...

Více 0 komentářů