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

V datových centrech už nejde o Windows?

Pavel Houser , 22. březen 2017 12:47
Pavel Houser

Trevor Pott si na The Register pokládá otázku o budoucnosti serverových Windows na platformě ARM. ...

Více






RSS 

Zprávičky

ČTÚ vyhlásil aukci kmitočtů v pásmu 3,7 GHz

Pavel Houser , 27. březen 2017 14:27

Český telekomunikační úřad dnes vyhlásil aukci kmitočtů v pásmu 3600–3800 MHz pro vysokorychlostní d...

Více 1 komentářů

Většina nadnárodních společností kyberútoky nezvládá

Pavel Houser , 27. březen 2017 13:47

Téměř tři čtvrtiny organizací neumějí identifikovat a plně ochránit svá firemní aktiva a procesy. ...

Více 1 komentářů

Xopero vstupuje na český trh

Pavel Houser , 27. březen 2017 12:24

V souvislosti s otevřením lokálního zastoupení dochází také k rozšiřování stávající partnerské sítě....

Více 0 komentářů

Starší zprávičky

Twitter poprvé zvažuje předplatné pro některé uživatele

ČTK , 27. březen 2017 07:00

Provozovatel sociální sítě Twitter zvažuje, že nabídne profesionálům prémiovou verzi svého rozhraní ...

Více 0 komentářů

MPO do konce března vypíše výzvu na dotace pro rychlý internet

ČTK , 26. březen 2017 14:00

Ministerstvo průmyslu a obchodu by mělo do konce března vypsat první část výzvy k čerpání evropských...

Více 0 komentářů

YouTube dál ztrácí inzerenty kvůli obavám z kontroverzních videí

ČTK , 26. březen 2017 09:00

Internetový portál pro sdílení videí YouTube dál ztrácí inzerenty kvůli obavám, že jejich reklamy bu...

Více 0 komentářů

Čínská ZTE přiznala nelegální zasílání zboží z USA do Íránu

ČTK , 25. březen 2017 09:00

Čínský výrobce telekomunikačního zařízení ZTE Corp. přiznal před soudem v Texasu vinu, že nelegálně ...

Více 3 komentářů