Na Harvardu vyvíjejí sendvičový solid-state akumulátor, vydrží 10000 cyklů

Vědci po celém světě hledají způsoby, jak vylepšit lithiové akumulátory, nebo přinést zbrusu nové koncepty. Jedním z průlomovějších konceptů, který stále pracuje s konceptem lithiových článků, jsou sendvičové solid-state akumulátory, které vyvíjí na Harvardu. Ty využívají hned několik konceptů, o kterých se poslední dobou dost mluví. Předně chtějí přejít z grafitových anod na kovové anody z čistého lithia. S těmi experimentuje mnoho různých týmů a mělo by díky tomu být možné dosáhnout výrazně vyšších energetických hustot. Na druhou stranu je tu problém se stabilitou. Ten se zas vědci snaží vyřešit pomocí pevného (solid-state) elektrolytu. Zajímavou myšlenkou je tu ale to, jaký elektrolyt je vlastně použit.

 

 

Vědci se zde totiž nesnažili najít jediný elektrolyt, který by byl optimální pro vedení lithiových iontů, zároveň by byl odolný vůči průniku dendritů, které stojí za degradací akumulátorů, a ještě k tomu nebyl příliš reaktivní s lithiovou anodou. Použili sendvičovou metodu a jsou zde dva typy elektrolytů. Lithiová anoda tak má grafitovou povrchovou vrstvu a nad ní je vrstva prvního elektrolytu LPSCI. Ten dovoluje průnik dendritů, zároveň má samoopravující schopnosti, takže zaceluje změny tvarů vzniklé při procesu nabíjení a vybíjení, zároveň je vedle lithiové anody stabilní. Následuje druhý elektrolyt LGPS, který by měl větší problémy se stabilitou vedle lithiové anody než první elektrolyt, ale vedle něj nemá potíže. Naopak je odolnější vůči průniku dendritů (a vzniku zkratu), takže zajišťuje větší životnost článku. Dále to opět pokračuje elektrolytem LPSCI a katodou.

 

Článek o výzkumu byl publikován v časopise Nature, kde tvůrci také zmínili, že akumulátor je možné plně nabít za 10 až 20 minut a po 10 tisících cyklech si stále uchová okolo 82 % kapacity. Mít tak elektromobil se skutečným dojezdem 400 km, vystačil by mu akumulátor na cca 3,6 milionu km a stále by měl dojezd okolo 330 km. Akumulátor je schopen poskytnout 110,6 kW/kg a energetická hustota pak u katody činí 631,1 Wh/kg.

 

Pochopitelně je nutné opět podotknout, že jde jen o publikaci prvotního výzkumu formou článku ve vědeckém časopise, tedy o tzv. proof-of-concept. Tedy něco, co je opravdu velmi vzdáleno od komerčního nasazení (to může být klidně i více než dekádu daleko - v letech 202x bych to osobně nečekal na trhu, pokud vůbec). Sami tvůrci přiznávají, že škálování na sériovou výrobu nebude vůbec jednoduché a stále vidí několik dalších praktických problémů, které doufají, že překonají.

 

Zdroj: harvard.edu, nature.com