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

Brexit a osobní data

Tomáš Jirásko , 17. únor 2019 06:30
Tomáš Jirásko

Blížící se Brexit přináší společnostem řadu komplikací a nejasností ohledně budoucnosti. Ať již dojd...

Více







RSS 

Zprávičky

Zákazníci přesouvají zájem k prémiovým produktům

Pavel Houser , 22. únor 2019 11:00

Globální trh technického spotřebního zboží s tržbami ve výši 1,01 bilionu euro v roce 2018 poprvé př...

Více 0 komentářů

T-Mobile oznámil výsledky za rok 2018

Pavel Houser , 22. únor 2019 10:00

Vyšší investice, tržby i provozní zisk....

Více 0 komentářů

Předseda kardiologů: Moderní implantáty jsou bezpečné

ČTK , 22. únor 2019 09:00

V implantátech je speciální software, který lze periodicky aktualizovat a tím jej dostat na nejvyšší...

Více 0 komentářů

Starší zprávičky

SK Hynix investuje 107 miliard USD do čtyř nových továren na čipy

ČTK , 22. únor 2019 08:00

Výrobní závody se budou nacházet u Soulu a vyrábět budou paměťové čipy DRAM a čipy nové generace....

Více 0 komentářů

Lenovo se ve čtvrtém čtvrtletí vrací k zisku

ČTK , 21. únor 2019 10:17

Příjmy z prodeje osobních počítačů a chytrých přístrojů se zvýšily o 12 % na rekordních 10,7 miliard...

Více 0 komentářů

Zástupci zemí EU schválili dohodu o autorských právech na internetu

ČTK , 21. únor 2019 09:00

článek 13 pak dává internetovým platformám povinnost řešit, zda uživateli nahrávaný obsah neporušuje...

Více 0 komentářů

Nový fond má pomoci rozšířit platební terminály mezi živnostníky

ČTK , 21. únor 2019 08:00

Na tisíc obyvatel je v ČR 15 platebních terminálů, evropský průměr je přitom 23....

Více 0 komentářů