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

Chatbot mluví za mrtvého – od nápadu k realizaci

Pavel Houser , 30. listopad 2016 13:00
Pavel Houser

Na webu The Verge popsala Casey Newton příběh dvou přátel (Eugenia Kuyda a Roman Mazurenko). Peripet...

Více





Kalendář

20. 03.

24. 03.
CeBIT 2017
RSS 

Zprávičky

Nový zákon o výzkumu chystá "blacklist" příjemců i ministerstvo

ČTK , 09. prosinec 2016 16:31

Velké změny ve fungování Grantové a Technologické agentury, novou vědeckou radu ČR i takzvaný "black...

Více 0 komentářů

Fitbit koupil průkopníka chytrých hodinek Pebble

ČTK , 09. prosinec 2016 15:00

Americký výrobce chytrých náramků a hodinek Fitbit koupil software, patenty a další aktiva duševního...

Více 0 komentářů

Američané možná umožní v letadlech telefonování přes wi-fi

ČTK , 09. prosinec 2016 13:00

Aerolinky ve Spojených státech by v budoucnu mohly umožňovat telefonování v letadle s použitím wi-fi...

Více 2 komentářů

Starší zprávičky

Česká pošta od ledna zdraží posílání do zahraničí o pět až 20 Kč

ČTK , 09. prosinec 2016 11:39

Česká pošta od ledna zvýší ceny za posílání listovních zásilek do zahraničí o pět korun, balíky podr...

Více 0 komentářů

Za vzněcováním smartphonu iPhone 6 jsou vnější vlivy, tvrdí Apple

ČTK , 08. prosinec 2016 11:30

Firma Apple odmítla podezření čínských uživatelů svého chytrého telefonu iPhone 6, že za problémy s ...

Více 0 komentářů

Verizon prodá firmě Equinix datová centra za 3,6 miliardy USD

ČTK , 08. prosinec 2016 10:00

Největší americký mobilní operátor Verizon Communications prodá specializované společnosti Equinix 2...

Více 0 komentářů

Tchajwanský Foxconn jedná o rozšíření svých aktivit v USA

ČTK , 07. prosinec 2016 15:00

Tchajwanská společnost Foxconn jedná o rozšíření svých aktivit ve Spojených státech. Oznámila to dne...

Více 0 komentářů