Na Drexlerově univerzitě vyvinuli nové řešení elektrolytu Li-Ion baterií. Inovace by měla předcházet přehřátí, požárům a výbuchům v současnosti nejběžnějších elektrochemických článků.
Yury Gogotsi a jeho kolegové v článku publikovaném v Nature Communinations navrhují přidání nanodiamantů, které by mělo předcházet nežádoucímu usazování lithia na elektrodách; výsledkem těchto procesů bývá časem tvorba vláken (dendritů) a zhoršování výkonu i kapacity baterie, vlákno ale nakonec může i prorůst porézním polymerem oddělující prostor anody a katody a vyvolat zkrat. Tvorba dendritů se někdy přirovnává až k Tetrisu: kousky lithia vylučované do sebe pravidelně nezapadají, a proto stále bobtnají.
Jedna z elektrod (anoda) v současných Li-Ion bateriích bývá proto z grafitu, který růst dendritů oproti čistě lithiové elektrodě omezuje. Protože ale grafit se na výměně elektrických nábojů nijak nepodílí, snižuje se tím kapacita baterie (uložené energie v přepočtu na hmotnost/objem – až desetkrát). Čistě lithiové elektrody se proto dnes využívají jen u jednorázových baterií, které se nedobíjejí – např. v hodinkách.
Použití nanodiamantů by podle autorů nového výzkumu mohlo umožnit spojit čistě lithiovou anodu a opakovaně nabíjenou baterii. Nanodiamanty přidané do elektrolytu mají způsobovat, že lithium se na elektrodě bude vylučovat rovnoměrně a nevytvářet vlákna. Nanodiamanty se na elektrodě vylučují vedle sebe a lithium jejich chování kopíruje, takže baterie podle dosavadních pokusů nezkratuje ani po 100 nabíjecích cyklech. Samotné nanodiamanty se samozřejmě vyrábějí synteticky a nejsou nijak drahé, již se běžně průmyslově používají při elektrolytických výrobách.
I když se nová technologie osvědčí, kvůli bezpečnostním rizikům bude její případné průmyslové nasazení samozřejmě trvat dost dlouho. Vše je třeba otestovat pro různé rozsahy teplot a další proměnlivé fyzikální podmínky. Je možné, že čistě lithiové anody by se nejprve uplatnily stejně jen v určitých aplikacích, nebo v kombinaci s méně hořlavými elektrolyty, speciálními oddělujícími membránami (separátory) apod.
Zdroj: Phys.org
