Výzkumníci z University of Michigan udělali dramatický odklon od omezení standardních lithium-iontových baterií. Vytvořili novou membránu na bázi recyklovaného kevlaru. Cíl? Odemkněte potenciál lithium-sírových baterií. Nejedná se pouze o postupná vylepšení. Nová konstrukce umožňuje těmto bateriím provozovat více než 1000 cyklů bez degradace. To je asi deset let používání pro průměrného řidiče EV.
A použitý kevlar je stejný typ, jaký se používá v neprůstřelných vestách.
Není to jen o recyklaci pro udržitelnost. Toto je strukturální zlom. Vědci už roky předpokládají, že lithium-sírové články jsou „svatým grálem“ pro hustotu energie. Otázkou vždy byla trvanlivost. Tyto baterie mají tendenci předčasně selhat. Nová membrána tuto rovnici zcela mění. Odolává i extrémním teplotám. V reálném světě to znamená spolehlivost v extrémních mrazech i extrémních vedrech.
Proč seriál poráží kobalt na papíře
Posun směrem k lithium-sírovým bateriím není náhodný. Řídí se realitou dodavatelského řetězce. Lithium-iontové baterie jsou silně závislé na kobaltu. Kobalt je drahý. Jeho zásoby jsou omezené. A jeho těžba je spojena s významnými etickými a ekologickými problémy.
Seriál je jiný. Je rozšířená. Je levná. Je to vedlejší produkt při rafinaci ropy. Jeho použití nevytváří nové závislosti na těžbě. Ale série má historii nestability v chemii baterií. Rozpouští se v elektrolytu a rychle ničí baterii.
Tým z University of Michigan tento problém vyřešil pomocí aramidových nanovláken. Vzali recyklovaný kevlar a vetkli ho do sítě nanovláken. Tato síť funguje jako bariéra. Zabraňuje chaosu způsobenému sérií uvnitř prvku. Výsledkem je baterie, která si zachovává svou kapacitu a stabilitu. Neobětuje bezpečnost kvůli odolnosti.
Technologie funguje i s lithium-iontovými články. Vědci se ale zaměřují na lithium-sírové baterie. Na papíře je jejich výkon lepší než ostatní možnosti. Vyšší hustota energie. Vyšší potenciální životnost. Nižší náklady na materiály.
Desetiletá životnost
Tisíc nabíjecích cyklů. To je indikátor, kterého dosáhne nová membrána. Většina moderních EV baterií je navržena tak, aby vydržela méně cyklů, než dojde k výrazné ztrátě kapacity. Pokud jezdíte s EV denně a nabíjíte jej jednou denně, čekáte asi tři roky vlastnictví auta, než se začne projevovat degradace baterie. Tato nová technologie posouvá tento termín o deset let zpět.
To je obrovský posun v modelu vlastnictví. Už si nepronajímáte výdrž baterie. Vy to vlastníte.
Výsledky byly publikovány v časopise Nature Communications. Tým také získal patent na tento objev. To posouvá technologii z laboratorní kuriozity na komerčně životaschopný produkt. Nemluvíme o prototypu uvíznutém v krabici. Mluvíme o vyrobeném komponentu.
Skutečné důsledky
Moderní lithium-iontové baterie jsou dobré. Jsou spolehlivé. Pracují. Ale dosahují fyzikálních limitů energetické hustoty. Nemůžeme jen přidat více lithia, aniž bychom se vyhnuli riziku tepelného úniku nebo penalizaci za váhu.
Lithium-sírové baterie nabízejí cestu ven. Ukládají více energie na kilogram. To znamená lehčí auta. Delší dosah. Jedinou překážkou byla životnost cyklů. Recyklovaná kevlarová membrána tuto překážku eliminuje.
Stále probíhá práce
