Základem většiny současných elektronických zařízení jsou lithium-iontové baterie. Najdete je v chytrých telefonech, bezdrátových produktech chytré domácnosti i elektromobilech. Přes všechny své převratné výhody však má tento typ baterie jednu neodmyslitelnou vadu: dendrity.
Dendrity jsou tenká vlákna, vznikající na elektrodě během chemických procesů. Zhoršují parametry baterie a v případě prorůstání mezi elektrodami mohou vyvolat zkrat a následný požár. Tento jev v konečném důsledku zkracuje životnost lithium-iontových baterií a ponechává velký prostor pro zlepšení.
Lithium-metalické baterie
Vědci se proto zaměřili na studium tvorby lithiových dendritů, aby zjistili, jak vyrobit lepší baterie s delší životností. Odborníci z Harvardovy univerzity nyní tvrdí, že našli odpověď v podobě lithium-metalické baterie.
Ta místo iontů lithia používá pevný kovový materiál, jež eliminuje nepříjemné dendrity a nabízí větší strukturální stabilitu než baterie složená z kapalných nebo grafitových materiálů.
Technologii nové baterie přirovnávají k sendviči se slaninou, salátem a rajčaty: „Naše vícevrstvá konstrukce má strukturu méně stabilního elektrolytu vloženého mezi stabilnější pevné elektrolyty, což zabraňuje růstu lithiových dendritů,“ uvádějí vědci ve studii, která vyšla v časopise Nature.
Technologii nové baterie vědci přirovnávají k sendviči
Výroba baterie z převážně pevných materiálů pomáhá zabránit tvorbě dendritů více než jedním způsobem. Konstrukce jde dle vědců ještě o krok dál, protože chemicky zohledňuje případné trhliny pomocí „dynamicky generovaných rozkladů“, které vyplňují a zastavují potenciální dendrity.
Ideální řešení pro ideální svět
Co se změní, když přejdeme z lithium-iontových baterií na lithium-metalické? Nové baterie jsou lehčí, výkonnější a mají delší životnost... v ideálním světě. Bohužel, když vědci v minulosti experimentovali s lithium-metalickými bateriemi, jevily se jako extrémně nestabilní a často vybuchovaly. Proto již dlouho usilují o jejich stabilizaci a uvedení životaschopné komerční verze.
Díky lithium-metalickým bateriím bude možné nabíjet elektromobily za 10 minut
Snížení nebo eliminace tvorby dendritů je pro tuto konstrukci zásadní, protože odstranění jevu, ovlivňujícího životnost baterie, výrazně snižuje případné nepříznivé důsledky. Vědci z Harvardu testovali svou baterii v 10 000 nabíjecích cyklech a zjistili, že jejich konstrukce si i po tomto náročném testu udržela 82 % kapacity.
V tiskové zprávě uvádějí: „Tato technologie baterií by mohla prodloužit životnost elektromobilů na úroveň benzinových aut – tedy 10 až 15 let – bez nutnosti výměny baterií. Díky vysoké hustotě by baterie mohla připravit půdu pro elektromobily, které se mohou plně nabít během 10 až 20 minut.“