Sodíkosírové baterie pro 4× vyšší kapacitu než Li-Ion, vápníkosírové se studují

Vývoj nových typů akumulátorů, to je nekonečné téma. Tradiční materiály začínají být nedostatkové, což žene jejich ceny nahoru a s tím se zastavil i dlouholetý pokles cen akumulátorů. Levnější materiály existují jak pro katody, tak i anody, ne vše se ale dostatečně rychle dokáže dostat na trh. LFP akumulátory např. řeší katody, ve kterých není drahý a kontroverzní kobalt nebo nikl, místo toho tu mají železo a fosfáty. To umožňuje sice držet ceny o něco níže než u LCO, NMC, NCA a podobných typů, ale stále to nestačí, protože zde stále bojujeme s cenou lithia. Tohle se už částečně řeší křemíkem nebo sodíkem a máme tady další projekty a nápady, které by měly celou situaci pomoci řešit. Obojí je ale může být hodně vzdálenou budoucností.

 

 

Jako první tu máme sodíkosírové akumulátory (NaS), které v zásadě nejsou žádnou novinkou. Existují už půl století, ale dosud měly problém s nízkou energetickou hustotou i špatnou životností. Vědci ale využili procesu pyrolýzy a karbonových elektrod, aby se zvýšila reaktivita síry a také reverzibilita reakcí mezi sírou a sodíkem. Nové verze dosáhly hodnoty 1017 mAh/g (při 0,1 A/g), což je dle vědců 4násobně více než u běžných lithiových akumulátorů. Pokud jde o životnost, průměrně bylo při 1000 cyklech dosaženo 0,05% poklesu kapacity na cyklus (z původní, nikoli předchozí hodnoty), takže se po takové době dostane lehce nad polovinu. Data ukazují, že akumulátor už po pár desítkách cyklů padá na cca 750 mAh/g a pak už klesá relativně pomalu k 505 mAh/g. Problém pro samotné množství uchované energie by ale mohlo být mnohem nižší pracovní napětí než u lithiových článků (článek zmiňuje jen 0,8 až 2,8 V).

 

Výhodou by měla být nižší cena, ale jak vidíme, všechny vlastnosti stále nejsou dostatečně dobré, aby nahradily i ty horší lithiové akumulátory (životnost je i přes zlepšení pro praktické nasazení stále velmi špatná). Připomeňme, že toto jsou data prezentována ve vědeckém článku, jde tak o první pokusy v laboratořích. Tedy nic, co by vzdáleně koketovalo se sériovou výrobou.

 

 

Dalším materiálem, který by mohl nahradit lithium, je vápník. Vývoj vápníkosírových baterií (CaS) má na starosti projekt CaSino, za kterým stojí DLR Stuttgart, německé ministerstvo pro vědu a výzkum, nechybí ani různé další společnosti jako Varta nebo Accurec. Zatímco lithiové akumulátory mají dnes problém v již zmíněné ceně, nerovnoměrném rozvrstvení zásob po světě i dendritech, které vedou ke stárnutí baterie a případě až ke zkratu, vápník tyto problémy nemá. Jeho zdroje jsou všudypřítomné po celém světě, cena je nízká a je bezpečnější. Také má teoreticky vysokou kapacitu a schopnost dosáhnout vyšších napětí.

 

Ale pochopitelně ne vše je růžové. Vápník má nepříjemnou reaktivitu při styku se vzduchem nebo vlhkostí, takže to vyžaduje najít kompatibilní elektrolyt, se kterým bude pracovat tak, jak má. Také rád vytváří povrchové vrstvy, které zabraňují průchodu iontů. Sírová katoda pak může vést ke vzniku polysulfidů, které mohou také vytvořit další blok v průchodu. Zde se teprve jen začíná bádat, zda je taková technologie vůbec možná, takže tady v dohledné době nečekejme nějaký praktický výsledek. Možná se ukáže, že to vůbec fungovat nebude. A pokud ano, v tomto desetiletí bych komerčně nasaditelný výsledek nečekal určitě, v tom příštím bych si asi také nebyl moc jist.

 

Zdroj: dlr.de, sydney.edu.au, interestingengineering.com