Baterie s tisíci nabíjecími cykly

Revoluční baterie do elektromobilů vydrží nejméně 6000 cyklů nabíjení, což je více než jakýkoli jiný bateriový článek. Navíc ji lze rychle dobít. Výzkumníci nejenže představili inovativní metodu výroby polovodičových baterií s lithium-kovovou anodou, ale zároveň přinesli nový náhled na materiály, které se v těchto bateriích používají.

Desetinásobně větší kapacita nové baterie

Xin Li, docent materiálové vědy na SEAS, zdůraznil, jak moc jsou výjimečné lithium-kovové anodové baterie: „Považují se za svatý grál baterií, protože disponují desetkrát větší kapacitou než komerční grafitové anody. To by mohlo vést k významnému prodloužení dojezdové vzdálenosti u elektromobilů.“

Na anodě lithium-iontových baterií se během nabíjení tvoří dendrity a prorůstají elektrolytem, což vede ke zkratu a vznícení. V roce 2021 Li a jeho tým navrhli vícevrstvou baterii s materiály různé stability, která dendrity zadržuje.

Tato struktura zajišťuje homogenní povrch s rovnoměrně rozloženou proudovou hustotou, čímž se zabraňuje tvorbě dendritů. Díky rychlému pokovování a odizolování na rovném povrchu se baterie nabije za pouhých 10 minut.

Vědci na nové baterii neustále pracují

Vědci vyvinuli verzi baterie o velikosti poštovní známky, která je 10x až 20x větší než běžné mincové baterie z univerzitních laboratoří. Baterie si i po 6 000 cyklech zachovala 80 % kapacity, čímž předčí běžné pouzdrové baterie na trhu. Harvardský úřad pro technologický rozvoj licencoval technologii Liho baterie firmě Adden Energy, spin-offu Harvardu, kterou Li spoluzaložil se třemi absolventy. Adden Energy technologii dále rozvinula a vytvořila bateriový článek o velikosti chytrého telefonu.

Jaké baterie se používají do současných elektromobilů?

V elektromobilech naleznete různé typy baterií:

• Na-Ion (sodíkové): Vynikají nízkými náklady a bezpečností, ale mají nižší energetickou hustotu a delší dobu nabíjení.
• Li-Ion LFP (lithium-železo-fosfátové): Nabízí vynikající životnost a bezpečnost za dostupnou cenu, avšak s nižší energetickou hustotou.
• LMFP (lithium-hořčík-železo-fosfátové): Jsou poměrně nové a slibují nízkou cenu a dobrou životnost, ale energetická hustota a rychlost nabíjení jsou zatím nižší.
• Li-Ion NCA/NCM (nikl-kobalt-hliník/nikl-mangan-kobalt): Mají vysokou energetickou hustotu a rychlé nabíjení, ale jsou nejdražší a nejméně ekologické.

Stane se realitou elektromobil nabitý za 10 minut?

Pevné baterie slibují revoluci v oblasti elektromobilů. Společnost Toyota, jedna z průkopníků v tomto oboru, plánuje v horizontu několika let uvést na trh elektromobily s polovodičovými bateriemi. Tyto baterie se vyznačují krátkou dobou nabíjení (cca 10 minut) a dojezdem až 1 200 km. Kdy dojde k masivnímu rozšíření těchto baterií, to zatím není známo.

Vývojáři baterií se snaží o nemožné

Vývoj baterií pro automobily je složitý proces, jelikož musí splňovat náročné požadavky. Baterie musí být robustní, odolné vůči teplotám, bezpečné a cenově dostupné. Zároveň musí mít vysokou kapacitu energie v malém objemu a hmotnosti, aby automobily ujely na jedno nabití delší vzdálenost. Kromě kapacity je důležitý i výkon pro akceleraci, rychlé nabíjení a dlouhá životnost. Vylepšit všechny parametry najednou je obtížné, proto se výzkum zaměřuje na dílčí aspekty, jako je zvyšování kapacity baterií, cena nebo rychlost nabíjení.

zdroje:

https://www.novinky.cz/clanek/auto-na-harvardu-vytvorili-baterii-ktera-slibuje-dobiti-za-10-minut-40457721
https://seas.harvard.edu/news/2024/01/solid-state-battery-design-charges-minutes-lasts-thousands-cycles
https://www.carscoops.com/2024/01/harvard-researchers-create-solid-state-battery-that-charges-in-just-10-minutes/
https://www.seznamzpravy.cz/clanek/tech-baterie-pro-elektromobily-maji-umet-vsechno-neumi-i-kdyz-se-zlepsuji-245980