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

Agilita a devops, přepracování a vyhoření

Pavel Houser , 12. červenec 2018 12:30
Pavel Houser

Michael Cote na The Register upozorňuje na častý problém: nové „agilní“ metody vývoje, všechny příst...

Více







RSS 

Zprávičky

Internet Mall snížil ztrátu, tržby mu vzrostly na 7,2 miliardy Kč

ČTK , 18. červenec 2018 17:29

Internet Mall mj. investuje do distribučního centra v Jirnech u Prahy, které by mělo sloužit 7 střed...

Více 0 komentářů

Google dostal kvůli Androidu od EK rekordní pokutu 4,34 mld. eur (aktualizace)

ČTK , 18. červenec 2018 13:26

Google využil Android k upevnění dominantní pozice svého internetového vyhledávače, uvádí EK....

Více 0 komentářů

EK oznámí rozhodnutí o pokutě pro Google

ČTK , 18. červenec 2018 12:10

Google dostal od EK za zneužití dominantního postavení již koncem loňského června pokutu 2,42 miliar...

Více 0 komentářů

Kalendář

04. 08.

09. 08.
Black Hat USA 2018
09. 08.

12. 08.
DEF CON 26
06. 09.

07. 09.
Humusoft Technical Computing Camp 2018

Starší zprávičky

Americká Workday koupila českou firmu Stories

ČTK , 18. červenec 2018 09:00

Českou firmu Stories založili tři datoví odborníci, kteří si dali za cíl změnit řízení velkých firem...

Více 0 komentářů

Slovensko zablokovalo přístup k desítkám webů s hazardními hrami

ČTK , 18. červenec 2018 08:00

Na návrh slovenského Finančního ředitelství soudy nařídily telekomunikačním operátorům zamezit příst...

Více 0 komentářů

Český startup CleverFarm buduje v Srbsku síť IoT

Pavel Houser , 17. červenec 2018 10:00

Český startup CleverFarm, který zavádí moderní technologie do zemědělství, pomáhá s budováním IoT sí...

Více 0 komentářů

Akcie Netflixu oslabily, Amazon a Disney konkurují

ČTK , 17. červenec 2018 09:36

Počet nových předplatitelů a tržby internetové televize Netflix zaostaly ve druhém čtvrtletí za oček...

Více 0 komentářů