Pružné baterie pro zítřek
Na veletrhu Hannover Messe představili němečtí výzkumníci nový typ řešení baterií – flexibilní bipolární polymerní desky, které otevírají cestu pro kompaktní baterie.
Konvenční bateriové systémy používané např. ve stacionárních zdrojích nebo v elektromobilech zahrnují několik vzájemně propojených článků, což představuje určité nevýhody z hlediska účinnosti a výroby. Tato struktura je nejen nákladná a časově náročná na výrobu, ale nese s sebou i riziko vzniku tzv. horkých míst, kde se dráty příliš zahřívají. Kromě toho musí být každá z těchto buněk zabalena, takže velkou část baterie tvoří neaktivní materiál. Bipolární baterie jsou zase navrženy tak, aby strukturováním tento problém vyřešily. Jednotlivé propojené články jsou v nich ve formě plochých desek uspořádaných na sobě. Nicméně, ani toto řešení není jednoduchá záležitost, protože bipolární desky jsou buď vyrobeny z kovu a tím náchylné ke korozi, nebo z několik mm silného kompozitu uhlík-polymer.
Tým výzkumníků z německého Fraunhoferova institutu pro environmentální, bezpečnostní a energetické technologie (Fraunhofer UMSICHT) vyvinul alternativu – tenké flexibilní bipolární baterie.
Úspora až 80 % materiálu
„Využíváme polymery, které byly vyrobeny jako elektricky vodivé. Tímto způsobem lze vyrábět velmi tenké desky, které ve srovnání s konvenčními články používají o 80 % méně materiálu," říká Dr. Anna Grevé, vedoucí oddělení Fraunhofer UMSICHT. Materiál nabízí řadu výhod, např. nekoroduje a následně může být i přetvarován. To umožňuje třeba ražené struktury, což je důležité pro palivové články. Nové bipolární desky lze oproti konvenčním bipolárním deskám svařovat, takže výsledný akumulátorový systém je zcela plynotěsný a kapalinotěsný. Další výhodou nového materiálu je jeho přizpůsobení specifickým požadavkům, lze např. vyrobit ohebné, nebo zcela tuhé desky.
Cenově výhodná výroba
Vědci využili komerčně dostupné polymery a grafity, ale tajemství je v receptu. Vzhledem k tomu, že materiál je vyroben z asi 80 % grafitu a pouze 20 % polymerů, je jeho výroba odlišná od běžných metod zpracování polymeru. Rozhodli se pro tzv. proces roll-to-roll, který umožňuje nákladově efektivní výrobu. Klíčem bylo zajistit, aby byly složky ve výsledných deskách rovnoměrně rozloženy a desky byly mechanicky stabilní a zcela plynotěsné a kapalinotěsné. Jak doplnila Anna Grevé, vědci dokázali splnit všechny požadavky v rámci jednoho procesu, což znamená, že desky jsou připraveny k použití přímo ze stroje. Navíc mohou být vyráběny v jakékoli velikosti. Na veletrhu Hannover Messe byla představena např. bipolární deska o ploše 3,2 m2, umožňující výstavbu velkoplošných průtokových redox baterií.
Iris Kumpmann
305
.gif)
