Nový typ batérie pre elektromobily by mohol zlacnieť ich cenu a nielen to
Vedci predstavili vo svojej novej štúdii koncept lítio-mangánovej batérie, ktorá ponúka porovnateľný výkon k niklovo-kobaltovým batériám, ktoré sa používajú v elektromobiloch.
Lítium-iónové batérie sa používajú v drvivej väčšine elektronických zariadení, no čo sa týka elektromobilov, tam potrebujeme batériu, ktorá by bola mimoriadne lacná a vyznačovala sa vysokou kapacitou.
Výskumníci z Yokohama National University vysvetľujú, že batérie by mohli začať viac využívať mangán, ktorého je na Zemi viac než dostatok. Vďaka tomuto materiálu by mohli byť batérie lacnejšie a mohli by sa využívať viac v automobilovom priemysle.
Dnes elektromobily používajú niklovo-kobaltovú batériu. V oboch prípadoch ide o materiály, ktoré sú veľmi drahé a z dlhodobého hľadiska nie je ich ťažba udržateľná. To predstavuje problém pre elektromobily, ktorých popularita neustále rastie. V rámci nového výskumu výskumníci navrhli lítiovo-mangánovú batériu, ktorá si udržiava výkon niklovo-kobaltovej batérie, no je oveľa lacnejšia a jej výroba je udržateľná.
“Lítiovo-iónové batérie nie sú novými hráčmi vo sfére nabíjateľnej elektroniky, no vždy sa nájdu spôsoby, ako môžeme inovovať a vylepšovať aj spoľahlivú technológiu. Lítiovo-mangánové materiály boli už v minulosti skúmané, no predtým výskumníkov obmedzoval výkon elektródy,” píšu autori výskumu.
V rámci štúdie vedci systematicky skúmali odlišné verzie batérie a ukázalo sa, že takzvaný monoklinický systém sa javí ako kľúč k výrobe efektívnej lítium-mangánovej batérie. Monoklinický systém je typ skupinovej symetrie pevnej kryštalickej štruktúry materiálu. Bez tohto systému by vedci opäť narazili na problém nedostatočného výkonu pozitívnej elektródy batérie.
V ďalších krokoch výskumníci zistili, že potrebná štruktúra môže byť syntetizovaná priamo z dvoch komponentov bez toho, aby sa vyžadoval prostredný dodatočný krok. Výsledný materiál prináša porovnateľný výkon s niklovo-kobaltovými batériami. Ďalšou výhodou je, že takáto batéria ponúka aj možnosť rýchleho nabíjania, čo je vo sfére elektromobilov mimoriadne vyhľadávaná vlastnosť. Veľké množstvo potenciálnych zákazníkov totiž od kúpy elektromobilu odrádza mimo iné aj dlhé nabíjanie.
Neprehliadni
Skvelé vlastnosti
Nová batéria dosahuje energetickú hustotu 820 watt-hodín na kilogram. Niklové materiály dosahujú energetickú hustotu 750 watt-hodín na kilogram a lítiové materiály 500 watt-hodín.
Autori štúdie zároveň hlásia, že nepozorovali žiadny rozpad napätia v rámci ich novej batérie, čo je však bežne sa objavujúci fenomén v rámci mangánových materiálov. Rozpad napätia sa objavuje postupom času a ovplyvňuje výkon a responzivitu elektronických zariadení.
Nová batéria ukazuje sľubné výsledky, no zároveň vedci pozorujú aj jeden praktický nedostatok. Tým je rozpustenie mangánu. Postupom času sa môže mangán rozpustiť kvôli množstvu faktorov, napríklad zmenou skupenstva alebo reagovaním s kyslými roztokmi. Našťastie tento nedostatok dokázali vedci odstrániť tým, že použili silne koncentrovaný elektrolyt a lítium-fosfátový náter.
Autori štúdie veria, že zistenia z ich štúdie pomôžu k rozvoju udržateľnejších energetických zdrojov, než sú momentálne fosílne palivá. Na mysli majú primárne elektromobily.
“Výkonnosť našej batérie je porovnateľná s niklovými materiálmi. Naša práca teda prezentuje výhodnú alternatívu, ktorá by mohla potenciálne viesť k environmentálne priateľskejším produktom, ktoré vieme udržateľne vyrábať ako z finančného hľadiska, tak aj z priemyselného. Ideálna budúcnosť pre našu batériu sa nachádza v komercializácii a priemyselnej produkcii luxusných elektromobilov,” píšu výskumníci.
Batérie napredujú rýchlym tempom
V oblasti batérii urobila prielom v auguste aj spoločnosť Group1. Oznámila vytvorenie prvej draslíkovo-iónovej batérie, ktorá ponúka udržateľné efektívne a lacné riešenie pre uskladnenie energie. Novú batériu odhalila spoločnosť na 14. ročníku konferencie Beyond Lithium Conference, ktorá sa odohrávala v laboratóriu Oak Ridge National Laboratory.
Na konferencii spoločnosť ukázala, ako sa batéria formovala z tradičnej mincovej batérie až do cylindrickej batérie typu 18650. Ide o klasické tužkové batérie, ktoré sa nachádzajú vo väčšine elektronických zariadení. Popri tom vedci demonštrovali aj to, ako môže draslíkovo-iónová batéria konkurovať zaužívanejším typom batérií na trhu.
Nachádzame sa v dobe, kedy potrebujeme ekonomicky aj environmentálne prijateľnejšie typy batérií, napríklad pre uskladnenie energie z obnoviteľných zdrojov. To by nám mohlo pomôcť vymaniť sa zo závislosti na fosílnych palivách.
Komentáre