Vědci z Ministerstva energetiky Spojených států amerických (DOE) představili nové řešení, které umožňuje významně zrychlit nabíjení baterií. Revoluční objev poprvé používá světlo, které se stává důležitou složkou pro kontrolu a vliv na samotný chemický proces probíhající během nabíjení baterie.
Baterie jsou stále důležitější komponentou - důvodem je stále stoupající počet mobilních zařízení všeho typu a v nejnovějším případě jde i o elektromobily, kde jsou opravdu velké baterie. A právě u nich přichází problém v podobě rychlosti nabíjení, protože i když existují Superchargery a další pokročilé nabíječky s vysokým výkonem, pro které jsou připravené i speciálně chlazené baterie, stále nejsme na takové době, za kterou naplníme nádrž benzínem či naftou.
Jednou z navrhovaných možností byla výměna celých baterií, což se ale ukázalo jako komplikované a příliš mechanické řešení, které má spoustu ale. Inženýři a vědci z celého světa se tak snaží kromě zvyšování kapacity baterií zlepšovat i možnosti, jak je rychleji dobíjet. A jak to z nového objevu vypadá, odpovědí je nejspíše „světlo“.
Světelný zázrak
Nabíjení baterie je zdlouhavý proces. Pokud nechceme baterii rychle zničit, mělo by nabíjení probíhat pomalu, to je známý fakt. S příchodem rychlonabíječek bylo nutné přizpůsobit například chlazení baterií, které snižuje poškozování baterie při rychlém nabíjení. Dle nového objevu lze ale tomuto procesu ještě velmi výrazně pomoci světlem. Stačí paprsek koncentrovaného světla z xenonové lampy, nic víc. I to stačí k tomu, aby se rychlost nabíjení zvýšila klidně o více než dva řády.
Vědci totiž přišli na to, že právě světlo ovlivňuje poškozování elektrod a tím pádem otevírá bránu k rychlejšímu nabíjení. Pro prototyp byly vytvořeny speciální Li-Ion články, které měly průhledné desky u katody. Testováním verze bez průhledného okna se ukázalo, že původní hypotéza byla potvrzena a bílé světlo interaguje s běžným materiálem pro katodu - LiMn2O4 (LMO).
Hlavní reakční složkou je mangan, který při absorpci fotonů mění svůj stav z trojvalenčního na čtyřvalenční, což zapříčiní to, že se ionty lithia z katody přesouvají rychleji. Důležitou informací je, že ani při takto zrychleném nabíjení nedochází k vyšší degradaci baterie.
Jedná se o první formu, kdy se spojuje technologie baterií a světlo. Už z prvních testů prototypu je patrné, že by se mohlo jednat o skutečnou revoluci v rychlosti nabíjení, na kterou svět dlouho čekal.
Do 15 minut nabito
Jedním z cílů vědců je snížit dobu nabíjení u elektromobilů s tím, že chtějí pokořit hranici 15 minut pro dobití téměř celé baterie. Lze si ale představit, že i tuto dobu bude možné dále posouvat. Pokud se vyřeší problém na straně baterie, což by právě zmíněná technologie ve spojení se světlem měla přinést, vědci musí samozřejmě řešit zase další překážky.
Ty se týkají například samotných nabíječek. Aktuálně už se staví výkonné 350kW modely, s možností takto rychlého nabíjení bychom se ale mohli rychle dostat už na úrovně megawattů pro nabití jednoho automobilu. S tím souvisí nové typy kabelů, nové typy součástek i systém chlazení a ochran, které si poradí s obrovskými proudy. Pochopitelně si nelze představit, že něco takového bude v dohledné době dostupné u domu či v menší obci.
Mohli bychom se ale dočkat takových „meganabíječek“, které budou v blízkosti velkých transformátorových stanic a svým způsobem tak budou něčím speciálním na delších trasách.
Originální materiál k výzkumu naleznete zde
