V Texasu úspěšně vyvíjí lithiové akumulátory úplně bez kobaltu
16.7.2020, Milan Šurkala, aktualita
Kobalt je velmi drahý prvek, který je jedním z důvodů, proč jsou lithiové akumulátory stále pořád drahé. Na The University of Texas v Austinu se podařilo vyvinou takové, které kobalt úplně eliminovaly.
Lithiové akumulátory existují v mnoha nejrůznějších verzích a zkratka Li-Ion může u různých článků znamenat výrazně odlišné chemické složení. Katody jsou obvykle sloučeniny lithia, niklu, manganu a kobaltu (NMC) nebo je místo manganu hliník (NCA). Zdaleka však nejde o jediné typy (těch jsou desítky), jde ale o ty, proti kterým vědci z Cockrell School of Engineering na The University of Texas v Austinu postavili své nové články NMA. V jejich případě byla katoda postavena z lithia, niklu, manganu a hliníku, naopak neměla vůbec žádný kobalt.
Ten je totiž v současných akumulátorech velkým problémem. Jeho cena za tunu dosahuje okolo 28.500 USD a v současných akumulátorech v katodách tvoří zhruba 10 až 30 %. Jsou ale i typy Li-Ion článků, kde jeho objem v katodě přesahuje 50 %. Pro zajímavost, Tesla má už dnes nízkokobaltové články, které se pohybují někde mezi 3-4 % kobaltu v katodě a také připravuje úplně bezkobaltové verze. Vědcům se povedlo nahradit kobalt výrazně zvýšeným podílem niklu, který dosáhl až 89 %.
Více niklu má své výhody, kterou je např. vyšší kapacita článků, tedy delší výdrž akumulátoru. To by se hodilo jak u mobilních zařízení, tak i elektromobilů. Jenže co má výhody, má obvykle i nevýhody. V tomto případě je větší podíl niklu obvykle zodpovědný za kratší životnost (menší počet nabíjecích cyklů) a rovněž se snižuje rychlost, s jakou lze akumulátor nabíjet a vybíjet. To je zejména u EV velký problém. Vědcům se nicméně povedlo nalézt takový poměr jednotlivých prvků a zajistit rovnoměrnou distribuci jejich iontů na atomové úrovni, že tyto problémy do značné míry eliminovali.
Podle dostupných grafů se kapacita akumulátoru ještě po 1000 nabitích pohybovala lehce pod 85 %. O trochu lépe si vedla NMCAM (Ni, Mn, Co, Al, Mg), další typy (různé verze NCA, NMC) byly horší (zejména po cca 400 nabitích začala kapacita rychleji klesat). Opět je nutno podotknout, že nejde o žádný revoluční akumulátor, ale o výsledky prvotního výzkumu, který ukazuje směr, jímž se v budoucnu může vydat další vývoj již známých lithiových akumulátorů.
