Nepatrné „strukturální“ mikrobaterie přinášejí velký výkon  
Současné mikrobaterie obětují výkon ve prospěch malé velikosti. Zajímavé řešení nabízí tým americké University of Pennsylvania. Jejich nová mikrobaterie má funkční obal, který baterii chrání před vlivy prostředí a zároveň se podílí na ukládání energie. Výsledkem je mikrobaterie se stejným výkonem, jako mají baterie stokrát větší.
„Strukturální“ mikrobaterie. Kredit: University of Pennsylvania.
„Strukturální“ mikrobaterie. Kredit: University of Pennsylvania.

Ve vývoji baterií se v poslední době prosazují strukturální technologie, které slibují rozmanité aplikace. Když je baterie se schopností ukládat energii přímo zabudovaná do konstrukce určitého zařízení, tak to znamená velké úspory hmotnosti i prostoru. To se hodí pro elektrická vozidla i letouny, pro vojenské vybavení i pro spoustu dalších zařízení.

 

ames Pikul. Kredit: University of Pennsylvania.
James Pikul. Kredit: University of Pennsylvania.

Tým americké University of Pennsylvania vytvořil mikrobaterii, která využívá strukturální technologii pozoruhodným způsobem, vlastně sama pro sebe. Má obal, který ji chrání před okolním prostředím a zároveň do něho lze ukládat energii, takže je součástí baterie i funkčně. Cílem výzkumu bylo vyvinout nový typ baterie pro čím dál menší nositelná a další podobná zařízení. Takové přístroje jsou přitom často vystavené rozmarům prostředí, takže baterie je nutné chránit před nárazy, vodou, kyslíkem a dalšími vlivy.

 

Mikrobaterie je tak lehká, že ji unese hmyz. Kredit: University of Pennsylvania.
Mikrobaterie je tak lehká, že ji unese hmyz. Kredit: University of Pennsylvania.

Problém je v tom že obal baterie navyšuje její hmotnosti i velikost, ale nijak se nepodílí na elektrochemických parametrech baterie. Badatelé se proto zaměřili na design malých baterií. Ty dnes obvykle vypadají tak, že mají ultra tenké elektrody, které jim umožňují rychle transportovat elektrony a ionty. Zároveň ale obsahují jen malé množství potřebných chemikálií a pojmou tím pádem jen malé množství energie.

 

Katody takových baterií obvykle představuje rozmělněný a stlačený materiál, který vytváří porézní strukturu. James Pikul a jeho kolegové změnili design mikrobaterií tak, že vytvořili materiál pro katodu s mnohem vyšší hustotou a propojili ho s kovovou fólií, která zároveň slouží jako obal baterie. Tím vznikl funkční obal, který se přímo podílí na fungování baterie. Nový design rovněž zajišťuje mnohem efektivnější pohyb iontů lithia.

 

Výsledkem těchto snah je mikrobaterie, která ukládá energii se čtyřnásobnou hustotou oproti jiným srovnatelným bateriím. Nová mikrobaterie váží jako dvě zrnka rýže a přitom pojme tolik energie jako stokrát větší baterie. Pokud bude její vývoj úspěšně dotažen do konce, tak se pro ni nabízí mnoho rozmanitých aplikací, od malých létajících strojů, přes nositelnou elektroniku a medicínská zařízení, až po nesčetná bezdrátová zařízení věcí internetu.

 

Video: A mini electric car that ‘eats’ metal and ‘breathes’ air

 

Literatura

University of Pennsylvania 27. 7. 2021.

Advanced Materials online 19. 7. 2021.

Datum: 11.08.2021
Tisk článku

Související články:

QuantumScape vyvíjejí revoluční lithium-kovové baterie s pevným elektrolytem     Autor: Stanislav Mihulka (11.12.2020)
Zásadní technologický průlom otevírá cestu „nehmotným“ bateriím     Autor: Stanislav Mihulka (23.03.2021)
Nová betonová technologie promění celé budovy v nabíjitelné baterie     Autor: Stanislav Mihulka (19.05.2021)



Diskuze:

Strukturální baterie

Jan Novák9,2021-08-12 21:05:50

Nejspolehlivější způsob jak udělat neopravitelné zařízení. Oh, jak ekologické...

Odpovědět


Re: Strukturální baterie

Josef Hrncirik,2021-08-12 21:42:04

Indoktrinovaná kudlanka nábožná na obr.3 předvádí, jak velkou baterii unese a žádá napojit na ni sofidtikované štěnice, aby už konečně mohla odletět a být užitečná.

Odpovědět

Dávám přednost přesně definujícím názvům.

František Kalva,2021-08-12 12:32:04

Je to akumulátor nebo chemický článek? Pravda, termín dělostřelecká mikrobaterie jsem ještě neslyšel, ale na netu jsem se už přestal divit jiným věcem.

Odpovědět


Re: Dávám přednost přesně definujícím názvům.

Vojtěch Běhunčík,2021-08-12 19:28:26

Možná by se správně mělo říkat "sekundární článek" a "primární článek". Ale nikdo dnes tyto termíny nepoužívá.
Některé primární články lze do jisté míry "dobít" / regenerovat.

Odpovědět


Re: Re: Dávám přednost přesně definujícím názvům.

Josef Hrncirik,2021-08-12 21:47:08

To je přesně i tento případ. Pro zmatení všech, nejen nepřátel, je možno začít s vybitým článkem a nazvat ho bezanodovým. Pochopitelně jen do 1. nabití. Nejen kudlanky jsou pak z toho perplex a stálé sprostě klejí, předstírajíce modlení.

Odpovědět


Re: Dávám přednost přesně definujícím názvům.

Josef Hrncirik,2021-08-12 21:32:32

Dělostřelecká mikrobaterie pochopitelně existuje a těší se, že Vás navštíví. Byly to malé primární články s tuhými elektrodami a tuhým elektrolytem umožnujícím dlouholeté skladování. Před výstřelem či při něm pyrotechnika článek ohřeje (roztaví elektrolyt) a máte potřebnou štávu.
Pro jednorázové použití mohou být některé články s Li dostatečně robustní, stabilní, výkonné i drahé.
Musk to neponechá náhodě.
Dělostřelectvo + elektrifikace = ?

Odpovědět

Strukturální baterie Slaný pravidelně vytekly otvorem který se vyleptal v obětované anodě. Vytékal z toho slaný salmiak s chloridem zinečnatý

Josef Hrncirik,2021-08-11 21:17:53

m.

Odpovědět


Re: Strukturální baterie Slaný pravidelně vytekly otvorem který se vyleptal v obětované anodě. Vytékal z toho slaný salmiak s chloridem zinečnatý

Vojtěch Běhunčík,2021-08-12 19:32:35

Jo, to si pamatuji velmi dobře. Později přibyly papírové / lepenkové obaly po povrchu válce.
A nakonec se to celé zapouzdřilo do plechu.

Odpovědět



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