Průlomová kapalná kovová baterie pracuje v pokojové teplotě  
Kapalné kovové baterie by se mohly stát zajímavou technologií pro velice rozmanité aplikace Až doposud to ale značně komplikovala vskutku pekelná provozní teplota, která neklesala pod 240 °C. Nová baterie tohoto typu ale funguje při teplotě 20 °C, což jí otevírá dveře k širokému uplatnění, od titěrné nositelné elektroniky až po masívní energetické systémy rozvodných sítí.

 

Kapalná kovová baterie. Kredit: University of Texas at Austin.
Kapalná kovová baterie. Kredit: University of Texas at Austin.

V dnešní době jsou mezi nabíjitelnými bateriemi nejběžnější lithium-iontové baterie. Nejsou ale zdaleka jediné. Baterie představují intenzivně zkoumanou technologii a již existuje celá řada jejich typů, včetně některých vyloženě exotických. K exotice nemá daleko ani nová experimentální nabíjitelná baterie, která vznikla v laboratořích americké University of Texas at Austin.

 

 

Tato baterie navazuje na kapalné a pevné baterie, přičemž se snaží namíchat efektivní design, který spojuje to nejlepší ze světů kapalných a pevných baterií, včetně zvýšené stability. Jde o první kompletně kapalnou nabíjitelnou baterii, která funguje za pokojové teploty. A experimenty ukazují, že svými vlastnostmi poráží tradiční lithium-iontové baterie.

 

University of Texas at Austin, logo.
University of Texas at Austin, logo.

 

Kapalné kovové baterie mají elektrody, nikterak překvapivě, z kapalných kovů. Tato zařízení jsou méně náchylná na opotřebování, nežli pevné baterie. Zároveň je snazší je vyrobit v různých velikostech. Prostě se jen přizpůsobí velikost nádrže na kapaliny. Naopak jedním ze zásadních problémů těchto baterií je teplota. Aby byly použité kovy kapalné, tak baterie doposud musely udržovat teplotu přinejmenším 240 °C. To samozřejmě komplikuje konstrukci baterie, která je pak kvůli tomu masivnější a více náročná na energii.

 

 

Schéma nové baterie. Kredit: University of Texas at Austin.
Schéma nové baterie. Kredit: University of Texas at Austin.

Vedoucí výzkumu Yu Ding a jeho kolegové proto hledali takové kovy, které by mohly být použity v kapalné kovové baterii a přitom zůstávají kapalné při rozumných teplotách. Nakonec dospěli k anodě ze slitiny sodíku a draslíku, a ke katodě z galia a india. Tento systém zůstává kompletně kapalným při teplotě pouhých 20 °C. Podle badatelů je to nejnižší provozní teplota z doposud všech známých kapalných kovových baterií.

 

 

Zmíněné kapalné kovové elektrody jsou v této baterii oddělené organickým elektrolytem, který je rovněž kapalný. Podle Dingova týmu je možné jejich novou baterii nabíjet a vybíjet několikrát rychleji, nežli u lithium-iontových baterií. Stejně tak má tato baterie větší hustotu ukládání energie. Vzhledem k „proražení“ teplotní bariéry teď bude možné kapalné kovové baterie využívat k pohánění elektroniky a zařízení velmi rozmanitého druhu, od malých kousků nositelné elektroniky, až po rozsáhlé systémy pro ukládání energie rozvodných sítí.

 

Jak tvůrci baterie nezastírají, stále je tu mnoho prostoru pro vylepšování této technologie. Galium není úplně nejlevnější, takže badatelé plánují pokračovat ve výzkumu slitin a hledat ještě levnější varianty z běžnějších materiálů. Některé z takových materiálů by rovněž mohly umožnit ještě dále snížit provozní teplotu baterie. Výkonu baterie by také mohl prospět více vodivý elektrolyt.

 

Video: The Liquid Metal Battery: Innovation in stationary electricity storage

 

Literatura

University of Texas at Austin 6. 7. 2020.

Advanced Materials online 17. 6. 2020.

Datum: 08.07.2020
Tisk článku

Záhadné vynálezy - Vědomosti a utajované objevy - Novák Jan A.
 
 
cena původní: 269 Kč
cena: 239 Kč
Záhadné vynálezy - Vědomosti a utajované objevy
Novák Jan A.
Související články:

Baterie, co dýchá vzduch, by se mohla stát ultralevným úložištěm energie     Autor: Stanislav Mihulka (20.10.2017)
Nová hybridní baterie se dobije za méně než 30 sekund     Autor: Stanislav Mihulka (06.03.2018)
Nová zahřívací Li-Ion baterie se nabije pro jízdu elektromobilu za 10 minut     Autor: Stanislav Mihulka (05.11.2019)
Experimentální organická protonová baterie se dobije za 100 sekund     Autor: Stanislav Mihulka (10.04.2020)



Diskuze:

provozní bezpečnost

Tomáš Pilař,2020-07-08 17:53:29

Jestli platí, že Li-Ion baterie jsou při narušení provozně rizikové,tahle mi přijde jako "konstrukce s cílem vytvářet provozní riziko". Alkalické kovy jsou extrémně reaktivní při styku s vlhkostí produkují vodík (známý školní pokus). Napadá někoho, jak by to vůbec mohlo býr řešeno?

Odpovědět


Re: provozní bezpečnost

Bohumil S.,2020-07-08 19:47:47

Napadlo mě totéž. A galium také není příliš bezpečné. Má schopnost při pokojové teplotě "rozpouštět" jiné kovy, zejména hliník. Stačí na youtube zadat "galium vs. aluminium". Tento jev by při nepozorovaném úniku galia mohl zavinit opravdu nebezpečné situace.

Z článku ale chápu, že jde především o ověření funkčnosti konceptu a dalším vývojem se budou dále zabývat. Navíc v elektronice (která se v článku zmiňuje jako možné využití), jsou lithiové akumulátory na vysoké úrovni a cena je přijatelná. Potenciál kapalných baterií bych viděl spíše v energetice, kde životnost bateriového systému je rozhodující parametr, narozdíl od spotřební elektroniky.

Odpovědět


Re: Re: provozní bezpečnost

Bohumil S.,2020-07-08 19:53:12

Pardon, gaLLium.

Odpovědět


Re: Re: provozní bezpečnost

Vlasta Holeček,2020-07-08 21:22:15

Galium i indium jsou příšerně drahé, takže mám o reálném použití velké pochybnosti. Pro nějakou jednu malou baterii by to nemusel být problém, pokud by se ale jednalo o ukládání MWatt hodin...

Odpovědět


Re: Re: Re: provozní bezpečnost

Bohumil S.,2020-07-08 22:54:55

Pro energetické využití by museli nalézt levnější materiál elektrody než In-Ga. Naopak vyšší provozní teplota by u obřích baterií nebyla vážným problémem.

Ale v laptopu bych takovou baterii mít nechtěl z bezpečnostních důvodů. Natož v elektromobilu. Představte si následky, kdyby v Tesle S, která má karoserii z hliníku, z nějakého článku díky netěsnosti uniklo Ga-In eutektikum... :-)

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: provozní bezpečnost

Pavel Hudecek,2020-07-09 10:53:43

A co teprve až to začne hořet a hasiči použijí oblíbenou metodu s potopením do vody...

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: provozní bezpečnost

Bohumil S.,2020-07-10 15:04:32

:-D

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: provozní bezpečnost

Jan Novák9,2020-07-10 19:23:45

No co, prostě jenom nebude Tesla s těmito bateriemi vyžadovat nosnou raketu pro let do vesmíru, just add water... :-))

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: provozní bezpečnost

Jan Novák9,2020-07-10 19:20:45

Copak Tesla, v letadle by to bylo mnohem lepší...

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni




Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace