- Průlom v technologii baterií, nový elektrolyt mění pravidla
- Elektrolyt umožňuje lithium-iontovým bateriím fungovat při teplotách až -80 °C
- Fluoroacetonitril je klíčovou složkou nového elektrolytu
Tým vědců pod vedením profesora Fan Xiulina z univerzity v Če-ťiangu dosáhl průlomu v technologii baterií. Vyvinuli nový elektrolyt, který umožňuje lithium-iontovým bateriím fungovat s impozantní účinností i v extrémně nízkých teplotách, a to až do minus 80 stupňů Celsia.
Dosavadní limity lithium-iontových baterií
Vývoj baterií odolných vůči chladným podmínkám byl dosud velkou výzvou. Hlavním problémem je totiž nalezení rovnováhy mezi třemi klíčovými vlastnostmi. První z nich je vysoká hustota energie. Baterie musí ukládat dostatek energie na danou jednotku objemu a hmotnosti. Druhou výzvou je rozsah provozních teplot. Baterie musí fungovat bez ztráty výkonu v širokém teplotním spektru. Posledním problémem je rychlost nabíjení, neboť doba nabíjení by měla být co nejkratší. Všechny tyto vlastnosti do značné míry závisejí na elektrolytu, klíčové součásti baterie, která umožňuje pohyb iontů mezi elektrodami. Avšak nalezení elektrolytu, který by optimálně splňoval všechny výše uvedené požadavky, se zdálo být nemožné.
Nový elektrolyt umožňuje efektivní fungování i v extrémních podmínkách, neboť baterie s novým elektrolytem dosahují vysoké kapacity a stability i při teplotách až -80 °C. Navíc se ukazuje, že je možné baterii i v mrazivém prostředí dobít na 80 % kapacity za pouhých 10 minut. Jak je to možné? Tajemství spočívá v inovativní struktuře elektrolytu. Vědci pomocí experimentů s lithium-iontovými bateriemi objevili dosud neznámý mechanismus transportu iontů.
Nový elektrolyt otevírá zcela nové možnosti
Hlavní rozdíl mezi novým elektrolytem a běžně dostupnými elektrolyty spočívá v molekulách rozpouštědla. Běžné elektrolyty používají rozpouštědla s velkými molekulami, které omezují pohyb iontů v baterii. Omezení pohybu velkých molekul vede k nižší vodivosti a zhoršené účinnosti baterie při nízkých teplotách, a zejména k nízké hustotě energie baterie. Nový elektrolyt naproti tomu používá rozpouštědlo s malými molekulami (fluoroacetonitril), které umožňuje iontům volněji se pohybovat.
Fluoroacetonitril (FAN) je organická sloučenina patřící mezi nitrily. Jedná se o bezbarvou kapalinu s nízkou teplotou varu a charakteristickým zápachem.
Výzkum profesora Xiulina a jeho týmu je významným krokem k budoucnosti s ekologičtější a spolehlivější energií. Nové baterie s revolučním elektrolytem otevírají dveře k novým možnostem v mnoha oblastech lidského života.
Josef Novák
Další dnešní články
