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

Telefony vodní i podvodní

Pavel Houser , 16. červen 2017 13:00
Pavel Houser

Jako zajímavou technickou kuriozitu lze uvést, že všech 28 států NATO schválilo protokol Janus, kter...

Více






Kalendář

25. 06.

29. 06.
Cisco Live 2017
22. 07.

27. 07.
Black Hat 2017
27. 07.

30. 07.
Defcon 2017
RSS 

Zprávičky

Konica Minolta umožňuje skenovat dokumenty mobilním telefonem

Pavel Houser , 26. červen 2017 16:04

Nová aplikace podle dodavatele zrychlí ve firmách zpracování dokumentů. Uživatelé mohou s každým dok...

Více 0 komentářů

Gartner: Klíčové bezpečnostní technologie pro rok 2017

Pavel Houser , 26. červen 2017 15:54

Technologií, které by manažeři IT měli podle Gartneru věnovat pozornost, je zabezpečení kontejnerů....

Více 0 komentářů

Toshiba vypadne z hlavního indexu tokijské burzy Nikkei 225

ČTK , 26. červen 2017 10:00

Společnost dosud nezveřejnila auditované výsledky za uplynulý finanční rok, protože auditoři jí výsl...

Více 0 komentářů

Starší zprávičky

Britský parlament se stal terčem kybernetického útoku

ČTK , 25. červen 2017 09:00

Mluvčí Dolní sněmovny potvrdila, že parlament odhalil neoprávněné pokusy o přístup....

Více 0 komentářů

VZLUSAT-1, první česká nanodružice

ČTK , 24. červen 2017 18:13

V pátek indická raketa PSLV-C38 vynesla na oběžnou dráhu českou technologickou nanodružici VZLUSAT-1...

Více 0 komentářů

BlackBerry se vrací k zisku, tržby však zaostaly za očekáváním

ČTK , 24. červen 2017 09:46

Kanadský výrobce chytrých telefonů BlackBerry v prvním finančním čtvrtletí vydělal 671 milionů dolar...

Více 0 komentářů

Operátoři díky výměně kmitočtů zrychlí mobilní internet

ČTK , 23. červen 2017 12:36

Mobilní operátoři O2, T-Mobile a Vodafone si vyměnili kmitočty v pásmu 1800 MHz pro provoz rychlých ...

Více 0 komentářů