Domů
Akumulace energie
Vědci vyvinuli elektrolyt, který otevírá cestu k nové generaci lithium-iontových baterií
Lithium-iontové baterie, elektrolyt

Vědci vyvinuli elektrolyt, který otevírá cestu k nové generaci lithium-iontových baterií

Lithium-iontové baterie jsou dnes všudypřítomné – jsou klíčovou součástí přenosné elektroniky, stejně tak se v posledních letech uplatňují na poli elektromobility či v oblasti akumulace elektrické energie. Věda hledá stále nové způsoby, jak zvýšit jejich energetickou hustotu a prodloužit jejich životnost. Američtí vědci nyní přestavili nový elektrolyt, který by se mohl stát základem pro baterie nové generace.

Vědci z americké Národní laboratoře Argonne, která spadá pod tamní ministerstvo energetiky, vyvinuli novou směs elektrolytů s jednoduchým aditivem, která by mohla mít místo v příští generaci lithium-iontových baterií.

„Na základě těchto výsledků testů máme všechny důvody se domnívat, že pokud křemíkové anody někdy nahradí uhlíkové nebo budou tvořit anodu z větší části než pouze několika procent, bude tento vynález jejich součástí a může mít dalekosáhlý dopad,“ uvedl Baris Key, chemik z Národní laboratoře Argonne.

Vědci již po mnoho desetiletí intenzivně hledají nové materiály pro výrobu elektrod a elektrolyty, které povedou ke vzniku nové generace lithium-iontových baterií, jež nabídnou mnohem větší výdrž a budou levnější a bezpečnější. Tato nová generace pravděpodobně povede k většímu rozšíření vozidel s elektrickým pohonem a zrychlí expanzi obnovitelných zdrojů prostřednictvím levnější a spolehlivější akumulace energie.

Předním kandidátem, který by mohl nahradit stávající uhlíkové anody, je křemík. Křemík má oproti uhlíku významnou výhodu v podobě vyšší teoretické kapacity, protože dokáže uchovávat téměř desetkrát tolik lithia než grafit. Vyšší atraktivitě křemíku rovněž napomáhá jeho nízká cena, jelikož se jedná o druhý nejhojnější materiál v zemské kůře a vzhledem ke svému hojnému využití v počítačovém a telekomunikačním hardwaru existují vyspělé technologie jeho zpracování.

Hlavním kamenem úrazu křemíkových elektrod je nicméně jejich reaktivita.

„Při cyklování se anoda na bázi křemíku v lithium-iontovém článku stává velmi reaktivní s elektrolytem a tento proces v průběhu času degraduje článek, což vede ke zkrácení životnosti,“ říká Jack Vaughey, chemik z Národní laboratoře Argonne.

Elektrolyty lithium-iontových baterií v současné době obsahují směs rozpouštědel s rozpuštěnou solí lithia a alespoň jednou, často více než třemi organickými přísadami. Vědci z Argonneské laboratoře vyvinuli jedinečnou strategii pro míchání aditiv do elektrolytů. Tyto vylepšené směsi elektrolytů, souhrnně nazývané „MESA“ (z angl. mixed-salt electrolytes for silicon anodes), poskytují křemíkovým anodám větší plochu povrchu a zvýšenou stabilitu, což vede k vyšší životnosti článků.

„Důkladně jsme testovali složení MESA s kompletními články vyrobenými se standardními komerčními elektrodami. Nová chemie je jednoduchá, škálovatelná a plně kompatibilní se stávající technologií baterií,“ dodává Baris Key.

Za vývoj Li-ion baterie vědci obdrželi Nobelovu cenu

Počátky technologie lithium-iontových baterií se datují do období ropné krize v 70. letech minulého století. Vědec Stanley Whittingham tehdy pracoval na vývoji metod, které by vedly k energetickým technologiím nezávislým na fosilních palivech.

Při výzkumu supervodičů narazil na unikátní materiál, který využil k výrobě inovativní katody pro lithium-iontovou baterii. Tímto materiálem byl sulfid titaničitý, který na molekulární úrovni dokáže pojmout lithiové ionty. Výsledkem byla baterie, jejíž anoda byla částečně tvořena lithiem, které snadno uvolňuje elektrony.

Na jeho výzkum dále navázali vědci John Goodenough a Akira Yoshino. Všichni tři jmenovaní vědečtí pracovníci za své přínosy obdrželi v letošním roce Nobelovu cenu za chemii.

Zdroj úvodní fotografie: Argonne National Laboratory

Komentáře

(20)

sase

16. říjen 2019, 16:13

Takových zpráv už bylo a pořád lithiovky bouchají, hoří a jsou drahé. Když jsem zjistil kolik stojí ten pidi akumulátor na elektrokole, tak raději budu sportovat na normálním kole.

Ivo Benda

16. říjen 2019, 17:55

Lidé by si měli uvědomit, že jejich dávní předci se přemistˇovali pouhou myšlenkou. Takže všechny tyto snahy s pohony jsou pouhou omezenou náhražkou těch původních schopností, o které se lidé sami připravili svým negativním stavem, oproti původnímu pozitivnímu stavu. www.jak-prezit.cz

jozef

16. říjen 2019, 20:53

Amen

Josef

16. říjen 2019, 18:39

Pro uplnost:

v 1 kg benzinu je tepelna energie 13 kWh,

v 1 kg idealni Li-ion baterie je uskladneno 0,2 kWh.

Zde je jasne dane technicke omezeni elektrochemickych baterii. A uz se neni v periodicke tabulce kam posunout smerem dopredu.

Ostatne, to , proc se v prirode uskladnuje energie v uhlovodicich, ma svuj duvod.

Tom

16. říjen 2019, 20:56

Pro úplnou úplnost:

Myslím, že v ideální li-ion baterii je víc, než 0,2kWh.

A proč píšete o tepelné energii v benzíně?? Copak vy si s ním vytápíte?

Buďte trochu spravedlivý a srovnávejte srovnatelné.

Kolik práce dostaneme z 1kg benzínu v žážehovém motoru?

Hádám, že 3kWh se zahřátým motorem a s lehkou nohou.

To je zhruba 10krát, to už není nedosažitelné.

A už jste slyšel o grafenových nanotrubičkách?

JOsef Vrzal

17. říjen 2019, 11:56

Neni ucinnost motoru nekdo okolo 35 procent?

S jakou ucinnosti se vyrabi elektrina pro ty Li-ion baterie?

energetik

17. říjen 2019, 12:12

Když je nabíjíte bezpalivovým zdrojem, tak vlastně dělíte nulou a účinnost se limitně blíží nekonečnu.

Tom

17. říjen 2019, 12:42

Teť jste mě pobavil:) Vy chcete počítat účinnost od zdroje??

Pokud to budeme brát od ropného vrtu přes ropovod, rafinérii, atd... , tak nevěřím ani 15% účinnosti. Jinak 35% může mít průměrný zahřátý vznětový motor- můj názor. Průměrný také myslím s průměrným řidičem atd..!

Jan Veselý

16. říjen 2019, 21:30

Chyby v úvaze:

1) Dnes se již běžně vyrábějí Li-ion články s měrnou kapacitou 0.3 kWh/kg.

2) Baterie nejsou palivo, jsou součástí pohonného ústrojí. Musíte srovnávat stejné se stejným. Buď hmotnost benzínu s hmotností elektřiny nebo hmotnost celého pohonného ústrojí. Pokud má navíc EV konstrukci type "skateboard", jsou články zároveň prvek konstrukce vozu, baterry pack fakticky nahrazuje velký kus oceli v podvozku.

3) Hlavní výrobci Li-ion článků deklarují další schopnost zvyšovat měrnou kapacitu, během příštích pár let na 0.5 kWh/kg a v delší perspektivě na 1 kWh/kg.

Jan Veselý

16. říjen 2019, 21:33

4) Zanedbáváte účinnost využití energie. EV zcela běžně dnes jezdí za energetický ekvivalent 1l benzínu na 100 km (12-13 kWh/100 km).

energetik

17. říjen 2019, 07:20

Vy tedy lijete do mobilu/tabletu/noteboku atd... benzín, když jsou Li-ion tak špatné? Je to bezpečnější? Dosud platí že benzín se primární zdroj, a Li-ion je pouze akumulátor, aby jste to mohl srovnávat tak by jste musel používat syntetický benzín.

JOsef Vrzal

17. říjen 2019, 11:55

Neliju, nemaji takovy odber, jaky potrebuje auto.

petr

16. říjen 2019, 21:18

Zdravím všechny, ono je to celé trochu jinak.

Jedu -li jako šílenec na německé dálnici cca 180 km/h pak moje Volvo papá cca 15 l nafty na 100 km tedy asi 15 * 11 kWh primární energie tedy 165 kWh, můj známý jede Teslou X stejně šíleně a žere mu to asi 32 kWh takže je to 5 : 1.

75 l nádrž váží asi skoro 90 kg tedy potom 450 kg má asi kapacitu 68 kWh a na to se dá ujet bláznivou jízdou asi 210 km a šetřílek jako jsem vesměs já pak by ujel asi tak 310 km...

Ale úplně nejlepší by bylo kdyby auto mělo baterku na cca 45 kWh a bylo zcela elektrické a ve voze by byl 45 kW motorek co by po ujetí cca 200 km pomalu to natloukal zpět a když bychom nejeli 200 km, pak by hezky nic nedělal a večer by to šlo na zásuvku...

Tak snad jednou to tak bude a ne za mrak peněz...

Tom

16. říjen 2019, 23:40

litr nafty by měl mít méně, než 10kWh.

11kWh může mít jeden kilogram.

jozef

17. říjen 2019, 08:18

ja myslim, ze plugin-hybridy su zaujimave len v kratkom obdobi kym elektromobily nedosiahnu dojazdu a ceny spalovacich aut. Preto si myslim, ze sa vo velkom nepresadia. Keby som bol vyrobca, asi by som neinvestoval do vyvoja niecoho, co moze byt za par rokov zastarale

Martin Pácalt

18. říjen 2019, 15:14

Ale vtip hybridních vozidel je v tom, že použijete stávající dlouho vypiplanou technologii spalovacího motoru a k ní dáte minoritně technologii, která je sama o sobě drahá, ale v kombinaci se spalovacím motorem snesitelná.

Jan Děták

17. říjen 2019, 16:57

Miluju tyhle legrační zprávičky o nových převratných akumulátorech každé tři měsíce posledních 15 let. To už je kolorit.

Petr

18. říjen 2019, 11:25

Jo,všechno na elektřinu a pak bude elektřina tou nejdražší energií na trhu! Spíš bych se snažil co nejvíc vozidel předělat na plyn ať se odlehčí spotřebě benzínu a nafty. Elektřina je každým rokem stále více žádanější komoditou.Brzo bude drahá jak prase.Takže jezdit na elektřinu nehodlám!

Tom

18. říjen 2019, 13:51

U nás se s ní běžně vytápí, takže to s tou cenou nebude tak špatný.

A zdražovat nemůže, to by si potom mohli lidi vyrábět elektřinu třeba z toho plynu, benzínu a nebo z nafty. To nikdo nechce.

Navíc dnes lze konkurovat dodavatelům svou vlastní solární elektrárnou.

Žádné zdražování elektřiny oproti ostatním energiím se tedy logicky konat nebude.

Bizon

19. říjen 2019, 15:09

V článku není jediná informace o jaký elektrolyt se jedná, jaký je rozdíl oproti současným elektrolytům, jediný chemický vzorec je ze 70. let.. Chápu že každý měsíc musí být článek o nových zázračných akumulátorech, ale tohle je fakt hodně o ničem, jen lehká rešerše historie křemíkových anod... =/

Přidat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna u komentáře
Vyžadované informace jsou označeny *
Pravidla diskuze
Veškeré příspěvky v diskuzi na webu oEnergetice.cz musí splňovat Pravidla diskuze. Přidáním příspěvku do diskuse uživatel vyjadřuje souhlas s těmito pravidly a zavazuje se je dodržovat.
Komentáře pouze pro přihlášené uživatele
Upozorňujeme diskutující, že komentáře v diskuzi budou moci přidávat již brzy pouze přihlášení uživatelé. V diskuzi se stále častěji objevují příspěvky od anonymních uživatelů, které porušují pravidla diskuze. Věříme, že díky tomuto opatření bude diskuze pod články pro všechny přínosnější.
Pokud ještě účet nemáte, je možné si jej vytvořit na stránce registrace. Pokud již účet máte, přihlaste se do něj na této stránce.
V uživatelské sekci pak můžete najít poslední vaše komentáře.
OM Solutions s.r.o.
Kpt. Nálepky 620/7, Nové Dvory, 674 01
Třebíč
IČ: 02682516
SOCIÁLNÍ SÍTĚ
© 2021 oEnergetice.cz All Rights Reserved.