Nová solid state batéria je lacná a výkonná: Vedci spojili do jednej batérie tri sľubné koncepty
Revolučná sodíková solid state batéria bez anódy by mohla priniesť rýchle nabíjanie a vysokú kapacitu napríklad pre elektromobily alebo ako spôsob uskladnenia energie získanej obnoviteľnými zdrojmi
Výskumníci z University of Chicago predstavili prvú sodíkovú solid state batériu bez anódy. Táto revolučná batéria by mohla priniesť rýchle nabíjanie a vysokú kapacitu napríklad pre elektromobily alebo ako spôsob uskladnenia energie získanej obnoviteľnými zdrojmi.
Autori štúdie vysvetľujú, že už existujú sodíkové batérie, solid state batérie a batérie bez anódy. Doteraz sa však nikomu nepodarilo tieto tri typy batérií spojiť do jedného revolučného zariadenia.
V rámci štúdie vedci demonštrovali, že nová batéria je stabilnou aj po niekoľkých stovkách nabíjacích cyklov. Odstránením anódy a použitím lacného sodíka namiesto lítia vedci zabezpečili, že batéria bude lacná a environmentálne priateľská. Druhou najväčšou výhodou je jej extrémna bezpečnosť.
Solid state batérie ponúkajú oveľa väčšiu bezpečnosť
Hoci aj tradičné lítium-iónové batérie sú bezpečné, stále hrozí požiar alebo v horšom prípade explózia, v prípade, že sa batéria poškodí. Solid state batérie používajú namiesto tekutého elektrolytu pevný elektrolyt, čím toto riziko úplne odstraňujú. Nový druh sodíkovej solid state batérie je mimoriadne dôležitým krokom k batériám s vyššou kapacitou. Tie následne použijeme na uskladnenie energie získanej z obnoviteľných zdrojov.
Svet musí čo najrýchlejšie prejsť z fosílnych palív na čisté zdroje energie, aby sme sa vyhli najhorším scenárom globálneho otepľovania. Najväčším problémom obnoviteľnej energie je to, že neponúka konzistentný výkon. Solárna alebo veterná energia je odkázaná na poveternostné podmienky. Znamená to, že niekedy takéto elektrárne vyrobia viac energie, inokedy menej.
Neprehliadni
Preto potrebujeme batérie s obrovskou kapacitou, do ktorých by sme vedeli energiu uložiť a v prípade potreby ju dodávať do domácností alebo podnikov.
“Aby mohli Spojené štáty fungovať jednu hodinu, potrebujeme vyrobiť jednu terawatt hodinu energie. Aby sme dokázali prejsť z fosílnych palív na zelenšie formy výroby energie, potrebujeme niekoľko stoviek terawatt hodín batérií. Inými slovami povedané, potrebujeme viac batérií a potrebujeme ich rýchlo,” tvrdí profesor Y. Shirley Meng, jeden z autorov štúdie.
Dostupnejšie materiály
Bežná batéria sa vyrába z lítia, ktorého však v Zemi až tak veľa nie je, v porovnaní so sodíkom. Predpokladá sa, že v zemskej kôre sa ukrýva približne 20 častí na milión lítia, zatiaľ čo sodíka je 20-tisíc častí na milión. Zároveň musíme brať ohľad na to, že dopyt po batériách v blízkej budúcnosti prudko porastie, pretože ľudia chcú notebooky, smartfóny alebo aj elektromobily.
Sodík je vo viacerých aspektoch environmentálne lepší ako lítium. Na výrobu sodíkovej batérie s energetickou hustotou lítia však vedci potrebovali vyvinúť novú architektúru batérie.
Typická batéria má anódu, ktorá ukladá ióny, zatiaľ čo sa batéria nabíja. Keď sa používa, ióny prúdia z anódy cez elektrolyt až na katódu. Tento proces poháňa aj tvoj smartfón, laptop, elektomobil alebo iné zariadenia.
Ako sme už ale spomenuli, táto nová batéria anódu nemá. Takéto batérie ukladajú ióny na vrstvu alkalického kovu, priamo na katóde. Táto metóda dovoľuje väčšie napätie batériového článku, zatiaľ čo znižuje cenu a zvyšuje energetickú hustotu. Aj takáto batéria má však svoje komplikácie.
“V prípade batérie bez anódy musíme zaručiť dobrý kontakt medzi elektrolytom a katódou. To je ľahké, ak používame tekutý elektrolyt, no pevný elektrolyt niečo také nedokáže,” vysvetľujú vedci.
Jedinečný dizajn
Namiesto elektrolytu, ktorý by obklopoval katódu vedci navrhli katódu, ktorá obklopuje elektrolyt. Katódu vytvorili z hliníkového prášku, ktorý dokáže tiecť ako tekutina. Autori štúdie vysvetľujú, že sodíkové solid state batérie sa bežne chápu ako technológia vzdialenej budúcnosti.
Práca vedcov však demonštruje, že takáto technológia môže fungovať a v niektorých prípadoch je lepšia ako lítiová batéria. Autori štúdie chcú týmto konceptom dosiahnuť budúcnosť, v ktorej budeme môcť používať lacné batérie na uskladnenie obnoviteľnej energie.
Komentáre