Rýsuje se recept na delší dojezd EV
Výzkumníci z vědeckých korejských univerzit POSTECH a Sogang vyvinuli technologii, která nabízí šanci, jak vylepšit baterie pro elektromobily a násobně prodloužit jejich dojezd.
Podle výzkumníků jsou slibnými kandidáty pro zvýšení energetické hustoty lithium-iontových (li-ion) baterií vysokokapacitní anodové materiály díky svým vysokým teoretickým kapacitám, jak informovali o své práci v časopise Advanced Functional Materials. Praktické aplikace s jejich využitím však omezuje rychlý pokles kapacity v důsledku velkých objemových změn během nabíjecích a vybíjecích cyklů.
Tým proto místo běžných anod z grafitu vyvinul speciální polymerní pojivo pro stabilní, spolehlivý a vysokokapacitní anodový materiál. Vrstvením nabité pojivo, které může účinně integrovat vysokokapacitní anody pomocí silné, ale reverzibilní Coulombovy interakce (což znamená, že přitažlivá síla mezi nestejnými náboji vytváří silnější vazbu), a obohacené vodíkové vazby vytváří dynamicky nabitou síť na aktivních materiálech a účinně rozptyluje elektrodové napětí svými vynikajícími mechanickými vlastnostmi.
Navíc polyethylenglykolové části nabitého pojiva nabízejí rychlou li-ion vodivostní dráhu, která může vytvořit ultra silnou elektrodu na bázi oxidu křemíku (SiOx), a podporuje účinnou interakci náboje jako mechanický modulátor. Takovéto na náboj zaměřené pojivo je vhodné pro vysokokapacitní anody, které měly zatím podstatný problém: Když jsou konvenční anody nahrazeny vysokokapacitními materiály, jako je křemík, obvykle se při reakci s lithiem rozpínají, což může omezit výkonnost baterií.
Aby tomuto problému vědci čelili, pracovali s nabitými polymerními pojivy, které objemovou expanzi minimalizují. Použili kombinaci různých technologií s cílem obejít jejich slabé stránky: chemické zesíťování k vytvoření kovalentních vazeb mezi molekulami pojiva a také vytvoření vodíkových vazeb. Vazby vytvořené chemickým síťováním nelze po jejich přerušení vrátit zpět, což představuje problém při vytváření spolehlivějších baterií, a problémem vodíkových vazeb, které lze obnovit, je zase to, že nejsou tak pevné.
Korejským výzkumníkům se podařil tento problém vyřešit právě pomocí zmíněného nově vyvinutého vrstveného polymerního pojiva se střídavě kladnými a zápornými náboji, které má silné, vratné vazby umožňující lépe kontrolovat objemovou roztažnost. Což dává šanci na vytvoření silnějších a spolehlivějších baterií pro elektromobily.
Petr Sedlický
Foto: POSTECH
46
