Nový způsob nabíjení a vybíjení baterií může být budoucností elektromobility

Trh s elektroauty roste po celém světe, v čele s automobilkou Tesla. Elektroauta na rozdíl od běžných aut nepoužívají k pohonu spalovací motory, ale pouze lithium-iontové baterie. Výkon elektroauta tedy záleží čistě na výkonu baterií. Jenže baterie stále přináší řadu problémů, zejm. dlouhou dobu dobíjení a krátkou výdrž, resp. krátkou dojezdovou vzdálenost elektroauta. Tyto překážky nyní vyřešil mezinárodní tým vědeckých pracovníků, kteří vynalezli rychle dobíjející se baterii s mnohem delší výdrží.

Výzkumníci z POSTECH a Sungkyunkwan University první prokázali, že dobíjení a vybíjení elektrodového materiálu v Li-ion bateriích lze výrazně urychlit, aniž by bylo nutné zmenšit velikost částic. Své výsledky publikovali ve studii.

Pro dobíjení a vybíjení Li-ion baterií byla doposud využívána metoda zmenšování velikosti částic elektrodového materiálu. Nicméně zmenšování velikosti částic má nevýhodu v tom, že snižuje objemovou hustotu energie v bateriích.

Za tímto účelem výzkumný tým potvrdil, že pokud se ve fázi přeměny během dobíjení a vybíjení vytvoří přechodná fáze, lze vytvářet energii o vysokém výkonu bez toho, aniž by ztratila svou vysokou hustotu nebo aby byly částice zmenšeny. Díky tomu se Li-ion bateriím výrazně prodlouží výdrž.

Určité materiály procházejí během nabíjení a vybíjení fází, ve které dochází k vytváření a růstu nových fází. V jedné částici se tak nachází dvě fáze s různými objemy, jejichž rozhraní má spoustu strukturálních defektů. Tyto defekty zabraňují rychlému růstu další fáze uvnitř částice, a tím pádem zamezují i rychlému dobíjení a vybíjení.

Pokud se použije syntéza, kterou výzkumníci vymysleli, je možné vyvolat přechodnou fázi, která funguje jako strukturální „nárazník“. Díky němu lze výrazně omezit změnu objemů, ke kterým dochází mezi dvěma fázemi v částici.

Nabití na 90% za 6 minut

Kromě toho bylo potvrzeno, že tato „nárazníková“ přechodná fáze může pomoci s vytvořením a růstem nových fází v částici. To znamená zrychlení vkládání lithia do částice a jeho odstraňování. Přechodná fáze tak může naopak výrazně zvýšit dobu dobíjení a vybíjení článku. V elektrodě, ve které se nachází několik částic, vytvoří homogenní elektrochemickou reakci. Výsledkem jsou Li-ion elektrody, které lze nabít na 90% za 6 minut a vybít z 54% za 18 vteřin. To je pro vývoj baterií velmi zásadní krok.

Profesor Byoungwoo Kand, autor studie, řekl: „Dosavadní přístup byl vždy kompromisem mezi nízkou hustotou energie a následným velmi rychlým dobíjením a velmi rychlým vybíjením kvůli zmenšování velikosti částic. Tento výzkum položil základ pro vývoj Li-ion baterií, které půjde rychle dobít a vybít, budou mít vysokou hustotu energie a jejichž výkon se prodlouží.“

Nové postupy tak položily základ k vytvoření baterií, které lze velmi rychle nabít a velmi pomalu vybít. Jejich využití se plánuje zejména v oblasti elektromobilů, kde by výrazně zjednodušili jejich provoz. Nicméně k tomu je potřeba ještě dalších výzkumů a na běžné každodenní používání, si ještě budeme muset počkat.

Zdroj: www.sciencedaily.com

Obrázek: www.unsplash.com

Související články

Napsat komentář

Back to top button
Close
Close