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

Když obrázek není tím, čím se zdá být

Pavel Houser , 10. listopad 2018 06:30
Pavel Houser

Problematika falešných zpráva je dnes módní záležitostí. Následující výzkum se zaměřuje na jeden spe...

Více







RSS 

Zprávičky

Novým generálním ředitelem Autocontu je bývalý šéf Oracle Sameš

ČTK , 15. listopad 2018 12:44

Autocont se zaměřuje na poskytování komplexních IT řešení a služeb pro firmy a státní správu....

Více 0 komentářů

Lagardeová: Centrální banky by měly vydávat digitální měny

ČTK , 15. listopad 2018 08:00

Některé centrální banky, včetně švédské, kanadské a čínské, již uvažují o emisích digitálních měn ve...

Více 0 komentářů

Rostly ceny smartphonů, počítačů i tiskáren

Pavel Houser , 14. listopad 2018 11:53

Trh s technickým spotřebním zbožím zaznamenal podle statistik GfK v České republice ve 3. čtvrtletí ...

Více 0 komentářů

Starší zprávičky

Zisk Foxconnu ve čtvrtletí stoupl o 18 %

ČTK , 14. listopad 2018 10:22

Apple varoval, že jeho předvánoční tržby budou horší, dodavatelům součástek Applu také hrozí slabší ...

Více 0 komentářů

Macronova dohoda o zabezpečení kyberprostoru nemá podporu velmocí

ČTK , 14. listopad 2018 09:00

MIT: Bylo by lepší začít s užším projektem ve snaze zakázat kyberútoky na klíčovou infrastrukturu....

Více 0 komentářů

Vodafone se v pololetí kvůli odpisům a Indii propadl do ztráty

ČTK , 14. listopad 2018 08:00

Akcie firmy od začátku letošního roku klesly zhruba o 39 procent. ...

Více 0 komentářů

EY představila prototyp blockchainu pro privátní transakce v platformě Ethereum

Pavel Houser , 13. listopad 2018 10:41

Společnosti budou moci bezpečně provádět transakce díky sadě nástrojů a služeb EY Ops Chain Public E...

Více 0 komentářů