Dříve nestabilní lithium-sírové akumulátory jsou nejen lehčí, levnější a šetrnější k životnímu prostředí. Vědci nyní našli řešení problému stability a podařilo se jim vyrobit nejsilnější akumulátor svého druhu. Ve své zprávě uvedla Monash University z australského Claytonu, že současný akumulátor umí dosáhnou čtyřnásobku kapacity současných lídrů na trhu. Středem vývoje, který se v současné době nachází stále v laboratorní fázi, je obzvlášť robustní sírová elektroda. Tým pod vedením výzkumnice uverzity Monash, Mahdokht Shaibani, ji představuje v americkém časopise Science Advances.
Jaké jsou výhody lithium-sírového akumulátoru?
Pomocí těchto prototypů bylo možné demonstrovat funkci baterií.
Lithium-sírové baterie jsou lehčí a levnější, než rozšířené lithium-iontové baterie. Jak vysvětluje Fraunhoferův institut IWS v Drážďanech, lze je navíc vyrábět levně a ekologicky. Tato technologie je velmi slibná, ale stále se vyvíjí. S prvními aplikacemi nové technologie akumulátorů se díky jejich nízké hmotnosti můžeme setkat v letectví. Li-S články mohou ukládat více elektrické energie, než dnes běžné Li-Ion se stejnou hmotností, ale jsou větší.
Problém stability a jeho řešení
Nový typ baterie je šetrnější k životnímu prostředí a brzy by mohl najít cestu do našeho každodenního života.
V lithium-sírovém článku síra nahrazuje nikl-kobaltovou katodu konvenční lithium-iontové baterie. Tím se otevírá potenciál pro levný článek. Na rozdíl od niklu a kobaltu je síra odpadním produktem a je k dispozici po celém světě. Při výrobě průmyslových baterií jsou suroviny rozhodujícím nákladovým faktorem. Dosud je jedním z problémů lithium-sírové baterie mechanická stabilita katody, která se při absorpci a uvolňování lithia během provozu znatelně rozšiřuje a smršťuje. To často způsobuje v materiálu mikrotrhliny a praskliny, což vede k rychlému opotřebení článku.
Australský výzkumný tým nyní vyvinul a patentoval slibné řešení tohoto problému. Síra je uložena ve speciálně navržené vrstvě pojiva a uhlíku, která může kompenzovat vyšší mechanické zatížení než předchozí katody, a tak snížit ztrátu výkonu a kapacity. Výsledky ukazují, že velmi dobrá katoda může být vytvořena pomocí procesů šetrných k životnímu prostředí. Je to velmi důležitý krok, ale ve vývoji komponent a článků jsou ještě další překážky v přípravě pro trh, zejména pro použití v elektromobilech.
Architektura vrstvy byla inspirována výrobou pracích prostředků, vysvětlila Monash University. Tento proces umožňuje dosažení stability, kterou žádný jiný akumulátor doposud neměl. „Tento přístup umožňuje nejen dosažení vysokých výkonových hodnot a dlouhé životnosti, ale také jednoduchou a extrémně levnou výrobu pomocí procesů založených na vodě,“ zdůraznil výzkumník univerzity Monash, Matthew Hill. "A to může vést k významnému snížení nebezpečného odpadu pro životní prostředí." Díky tomu je do budoucna nový design akumulátoru atraktivní pro každodenní použití."
video