Stanford University: akumulátory s anodou z kovového lithia i verze bez anody

Vědci po celém světě se chlubí poznatky svého vývoje, které mohou vést k vytvoření lepších akumulátorů budoucnosti. Na Stanford University zkouší pracovat s jinými typy anod a novými elektrolyty pro takové akumulátory. Prvně je třeba říci, že akumulátory se zpravidla skládají z katody obsahující lithiové sloučeniny, dále anody, která je obvykle z grafitu, a elektrolytu mezi nimi, přes který putují lithiové ionty. Jednou z častěji zkoumaných možností poslední doby je náhrada grafitové anody anodou z čistého kovového lithia (Li-Metal). Taková elektroda má výhodu v mnohem vyšší energetické hustotě, takže akumulátory se stejnou kapacitou mohou být výrazně menší a lehčí. Jenže anoda z kovového lithia sice řeší problém hustoty, nicméně přináší zas jiné potíže. Především jsou to výraznější nechtěné vedlejší reakce s tekutým elektrolytem, který má za následek růst dendritů, které stojí za snižující se kapacitou a zvýšeným rizikem zkratu a vzplanutí i u klasických Li-Ion článků.

 

 

Tím pádem využití anody z kovového lithia přináší nutnost řešit ještě větší problém s elektrolytem než dnes. Na Stanford University to vyzkoušeli přidáním fluorových atomů do elektrolytu, vytvořili novou syntetickou směs nazvanou FDMB, což celý systém stabilizovalo. Výhodou je, že takový elektrolyt je možné vyrábět ve velkých množstvích za relativně nízkou cenu. Dle testů v laboratoři si články udržely 90 % kapacity po 420 nabitích, což není špatné (elektromobil s 500km dojezdem by si po 200 tisících ujetých km udržel 450km dojezd). Přitom mnoho akumulátorů s anodou z kovového lithia od jiných týmů vypovědělo službu už po pár desítkách nabití. Coulombická účinnost dosahovala 99,52 % až 99,98 %, přičemž dle vědců musí smysluplný akumulátor dosahovat alespoň 99,9 %.

 

 

Zajímavostí je ale i to, že tým zkoušel bezanodové systémy. V takovém případě je tu stále katoda s lithiovými sloučeninami, elektrolyt, ale akumulátor je bez anody (viz obrázek níže). Cílem je další zmenšení akumulátoru a snížení hmotnosti. Ostatně vědcům se podařilo dosáhnout 325 Wh/kg, což je zhruba dvojnásobek hodnot běžných Li-Ion akumulátorů (dnešní standard je okolo 150 až 200 Wh/kg). Bohužel výdrž je špatná a po 100 cyklech už kapacita spadla na 80 %.

 

 

Zdroj: techxplore.com, nature.com