Dočkáme se baterií, které si udrží kapacitu?

MAGAZÍN - Technologie autor: Ladislav Loukota

Rozvoj elektromobility dal impuls týmům výzkumníků, kteří pracují na vývoji baterií budoucnosti.

Profesor Aaron Marshall při práci na vývoji chemických průtokových baterií

Profesor Aaron Marshall při práci na vývoji chemických průtokových baterií,zdroj: Web Cartenburské univerzity

V současnosti převládající lithium-iontové baterie mají podstatnou nevýhodu – degradují. Krystalky elektrod se během nabíjení postupně zvětšují, a tím klesá jejich využitelná plocha a kapacita baterie se zmenšuje.

Co kdybychom však vyvinuli baterie, které si udrží stejnou kapacitu?

Zbrzdíme degradaci

Zajistit to dílem může chemická průtoková baterie z dílny novozélandské Canterburské univerzity. Je v zásadě podobná li-ionkám – také u průtokových baterií je elektrická energie pro pozdější využití uložena do chemického média.

Rovněž průtoková baterie se skládá se také z kladné a záporné elektrody a elektrolytu. Elektrolyt je ale rozdělen do dvou nádrží. Průtokové baterie mají negativní a pozitivní elektrolyt.

Elektrolyt proto nemá degradační vliv na elektrodu. Je tedy možné baterii provozovat téměř po neomezený počet cyklů nabití a vybití. Při správné péči může být počet cyklů o řád vyšší.

Průtoková baterie je známa mnoho let – momentálně se používá zejména pro velké sklady energií, které potřebuje obnovitelná energetika.

Pokud by se však podařilo průtokové baterie miniaturizovat i pro využití v automobilech či elektronice, mohlo by to přinést zajímavé úspory. Právě na tom na Canterburské univerzitě pracuje tým výzkumníků vedený profesorem Aaronem Marshallem.

Marshall předpokládá, že se miniaturizace průtokových baterií podaří do pěti let.

Ach ta kapacita!

Kapacita baterií je bolehlavem zejména u elektromobilů. Baterie jsou nadto těžké a doba nabíjení dlouhá. Samsung vyvíjí chemickou baterii využívající grafenu, která může nabíjení výrazně zkrátit.

Milníkem by však mohly být až fyzikální baterie – především superkapacitory (superkondenzátory). Nejenže by měly větší výdrž, ale zároveň by bylo možné je nabít na plnou kapacitu za několik minut.

Superkondenzátor neobsahuje klasické dielektrikum (izolant se schopností polarizace), nýbrž elektrolyt a separátor. Při nabíjení se formuje pohybem kationtů a aniontů v elektrolytu u každé z elektrod tenká polarizovaná elektrická dvojvrstva uchovávající náboj. 

Problém se superkapacitory je však jiný – jsou objemné. Práce na zmenšení superkondenzátorů pokračují, jejich tempo ale není překotné.

Většina společností nečeká minimálně v další dekádě náhradu Li-Ion baterií něčím novějším. A tak většina z nich pracuje spíše na vylepšování stávající technologie.

Mírný pokrok v mezích fyziky

I pokud by li-ionky nahradily průtokové baterie, mohlo by to být vzhledem k nastavení trhu s bateriemi přijatelnější než zcela nová fyzikální baterie. S prokletím chemických baterií tak budeme muset žít možná ještě celou další generaci.

Téma nových baterií je populární, ale i sisyfovské. Ani novinka z Canterbury nám do několik let zázračně nezvětší kapacitu baterií dnešních.

Kdo by však čekal, že palčivé téma skladování elektřiny, které brzdí tolik jiných oborů, bude mít snadnější řešení než řadu pomalých krůčků kupředu, ten se nejspíše narodil do špatného vesmíru se špatnými fyzikálními (a chemickými!) zákony. I dílčí pokrok, jako ten z Canterbury, se počítá.

Tagy: elektrická energie vědecký výzkum a studie baterie akumulátory