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

Microsoft a GitHub

Pavel Houser , 13. červen 2018 13:30
Pavel Houser

Transakce v hodnotě 7,5 miliardy dolarů je dost velká i na poměry Microsoftu, takže se prodejem GitH...

Více







RSS 

Zprávičky

Útočníci se snaží zneužít fotbalovou horečku

Pavel Houser , 23. červen 2018 11:59

Nová phishingová kampaň se snaží lákat oběti ke stažení infikovaného rozpisu a výsledků fotbalového ...

Více 0 komentářů

Systém pro STK by měl za 120 mil. Kč nadále provozovat AutoCont

ČTK , 22. červen 2018 10:00

V novém smluvním období by firma měla zajistit také propojení s obdobnými systémy jednotlivých člens...

Více 0 komentářů

Divize firmy Deutsche Telekom T-Systems ruší 10 000 míst

ČTK , 22. červen 2018 09:00

Na 6000 míst z celkového počtu má být zrušeno v Německu v průběhu příštích tří let....

Více 0 komentářů

Kalendář

23. 06.

24. 06.
Maker Faire Prague 2018
04. 08.

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

12. 08.
DEF CON 26

Starší zprávičky

Šéfovi Intelu srazil vaz vztah na pracovišti

ČTK , 22. červen 2018 08:00

Ve funkci předsedy představenstva a člena správní rady Krzaniche přechodně nahradí dosavadní finančn...

Více 0 komentářů

Musk: Favoritem pro evropskou továrnu na baterie Tesly je Německo

ČTK , 21. červen 2018 10:00

Revoluce elektrických aut zvýší do roku 2025 hodnotu evropského trhu s bateriemi na zhruba 250 milia...

Více 0 komentářů

Česko testuje komunikaci mezi auty, vlaky a MHD

ČTK , 21. červen 2018 09:00

Vozidla si budou vyměňovat informace například o tom, jak je vlak daleko od závor, nebo že tramvaj v...

Více 0 komentářů

Xiaomi chce při vstupu na burzu získat až 6,1 miliardy dolarů

ČTK , 21. červen 2018 08:00

Půjde o jednu z největších primárních nabídek akcií v technologickém sektoru za posledních několik l...

Více 0 komentářů