Technika vyvinutá výzkumníky, která přidává extrémně tenkou ochrannou vrstvu – pouze jeden atom tlustou – na katodách baterií by mohla vést k tomu, že lithium-iontové baterie s extrémně vysokou hustotou energie by se staly životaschopnými pro použití v elektrických vozidlech.
Dnes používané baterie EV obecně poskytují dojezd 200-400 km v závislosti na velikosti baterie a automobilu. Ukazuje se, že to stačí, aby lidé začali přecházet na EV. Ale náklady na jejich výrobu v kombinaci se zhoršováním dojezdu v průběhu času stále mnoho řidičů znepokojují.
Průlom UQ
Výzkumníci z University of Queensland (UQ) tvrdí, že nové poznatky by mohly zdvojnásobit životnost baterií s vysokou hustotou energie. A to do té míry, že se stanou životaschopnými pro použití, protože se již nedegradují během několika stovek cyklů.
Výsledkem výzkumu je, že po uvedení na trh bychom mohli vidět elektromobily s mnohem delším dojezdem a výdrží baterie.
Energetická kapacita lithium-iontových baterií, zejména u těch s chemií, které mají mnohem vyšší energetickou hustotu než ty, které se dnes používají v elektromobilech, se časem zhoršují kvůli tvorbě lithiových dendritů způsobených přenosem energie při nabíjení a vybíjení.
V novém výzkumu nastíněném v nedávném článku v Nature Communications vědci popsali průlom UQ. A to přidáním vrstvy, která je široká pouze jeden atom. Což výrazně snižuje degradaci způsobenou vysokým napětím.
Nový přístup pro materiály i baterie
Namísto toho, aby vydržely jen několik stovek cyklů, mohly se baterie využívající antikorozní vrstvu v celém atomu nabíjet a vybíjet více než 1000krát. Řekl profesor Lianzhou Wang, který vede tým ze School of Chemical Engineering a Australského institutu pro bioinženýrství a nanotechnologie (AIBN) na UQ.
Wang ve svém prohlášení uvedl, že „Náš proces prodlouží životnost baterií v mnoha věcech od chytrých telefonů a notebooků po elektrické nářadí a elektrická vozidla,“ řekl profesor Wang.
„Tento nový přístup se vyznačuje minimálním ochranným povlakem při škálovatelném procesu, což připravuje cestu pro nasazení těchto hojných vysokonapěťových materiálů pro vysokoenergetické baterie příští generace.“
Výzkum provedený týmem zjistil, že po 1000 cyklech zůstala zachována kapacita na 77 %.
Pro kontext, podle dokumentu z roku 2020 z Journal of the Electrochemical Society mohou lithium-železo-fosfátové (LFP) baterie, které se vyhýbají použití vzácných zemin včetně kobaltu, jako jsou ty, které se používají ve standardní řadě Tesla Model 3, vydržet nabití až o 4 000 času, než kapacita klesne pod 80 %.
Energetická účinnost
Současné chemické látky LFP však mají mnohem nižší hustotu energie ve srovnání s chemikáliemi na bázi niklu. Což znamená, že výrobci elektromobilů musí používat větší a těžší baterie, což přispívá k horší energetické účinnosti vozidel.
Wang ale říká, že nová technologie se jeví k použití u verzí LFP baterií s vyšší hustotou energie. V poznámce řekl, že: „Některé výhody nového materiálu zahrnují bezkobaltové a levné materiály. A zároveň vysoké napětí jednoho článku a stabilitu více než 1000 cyklů“. A že nová technologie nabízí „nejméně o 20 % více energie“ než baterie LFP. Ty v současnosti Tesla používá.
Wang říká, že věří, že nový výzkum týmu by mohl mít významný dopad na odvětví, která se spoléhají na dobíjecí baterie. Jako je výpočetní technika a doprava.
„Jsme přesvědčeni, že nanotechnologie bude mít široké uplatnění v celém průmyslu. Včetně spotřební elektroniky, elektrických vozidel a sektoru skladování energie,“ řekl.
Zdroj: thedriven, Vapol
