Hrubšie, hustejšie, lepšie: Nové elektródy môžu byť kľúčom k pokročilým batériám
Výskumníci z Penn State University našli spôsob ako vyrobiť hrubšie a hustejšie elektródy, čím zlepšia celkový výkon batérie.
Svet sa momentálne nachádza v dobe prechodu z tradičných spaľovacích motorov na elektrinou poháňané automobily. Z praxe vieme, že elektrické vozidlá stále nie sú tým najpraktickejším riešením, hlavne kvôli kapacite tradičných lítium-iónových batérií.
Výskumníci z Penn State University vo svojej novej práci vytvorili nový výrobný postup, ktorý by mohol v budúcnosti viesť k efektívnejším batériám, ktoré si dokážu dlhšie zachovať svoju kapacitu. Vďaka tejto novej metóde výroby elektród by mohli spoločnosti vyrábať vysokovýkonné batérie, ktoré by v praxi viedli k efektívnejším elektromobilom.
“Chceme, aby nám súčasné batérie umožnili väčší dojazd pre automobily. Zároveň chceme, aby sme ich nabíjali približne päť alebo desať minút, niečo čo by sme mohli porovnávať s tradičným tankovaním. V našej práci sme sa zamýšľali nad tým, ako také niečo môžeme dosiahnuť. Zistili sme, že to ide, ak spravíme elektródy a články batérie kompaktnejšie,s vyšším percentom aktívnych komponentov a menším percentom pasívnych komponentov,” vyjadril sa vedúci štúdie, Hongtao Sun.
Kompaktnejšie a ľahšie batérie
Ak chce dnes výrobca elektromobilov zvýšiť dojazd, pridá viac článkov batérie, čo sa môže vyšplhať až na tisíce. Čím menšia a ľahšia je batéria, tým je situácia lepšia. Autori štúdie vidia riešenie v kompaktných batériách, ktoré by mali hustejšie a hrubšie elektródy. Tie by sa lepšie prepájali a napájali komponenty batérie, čím by ich urobili aktívnejšie. Takýto prístup môže viesť k malému úbytku výkonu, konštatujú autori, no celkovo sa dramaticky zvýši celkový výkon elektromobilu. To dosiahnu vedci tak, že znížia celkovú váhu batérie a tým aj energiu, potrebnú na uvedenie vozidla do pohybu.
Bežné batérie sa skladajú z anódy a katódy. Ak zväčšíme hrúbku týchto komponentov, môžeme vylepšiť kapacitu batérie. Hrubšia elektróda môže uskladniť viac energie rovnako, ako väčšia nádoba udrží viac vody. Prenos náboja je však horší, čo znižuje ich celkový výkon. Autori štúdie hľadali spôsob, ako tento transport optimalizovať. Využili pritom špeciálnu techniku, ktorá používa teplo a tlak na vytvorenie kompaktných a hustých materiálov, napríklad elektródy.
“Táto metóda nám dovolila vyrobiť veľmi hrubú a hustú elektródu. Typická hrúbka elektródy je len približne 50 až 100 mikrónov. Vďaka novému procesu však vieme vyrábať elektródy s hrúbkou od 300 až do 500 mikrónov,” vysvetlil Sun.
Výskumníci však musia v ďalších krokoch nájsť spôsob, ako vyrábať tieto elektródy škálovateľným spôsobom, teda v rôznych veľkostiach. Zároveň hľadajú spôsob ako vytvoriť štrukturálne batérie a ako ich integrovať do štruktúry elektromobilu. V praxi to znamená, že by integrovali batériu do strechy auta, čím by sa v podstate stala súčasťou karosérie. Tým by mohli ešte viac znížiť celkovú hmotnosť vozidla.
Neprehliadnite
Komentáre