Čekáme na ni všichni. Lithiová anoda zdvojnásobí kapacitu akumulátorů

  1:11aktualizováno  1:11
V laboratořích Stanfordské univerzity slaví úspěch. Podařilo se jim sestavit akumulátor s lithiovou anodou. Má mít oproti dnešním Li-Ion článkům až dvojnásobnou kapacitu a delší životnost. Testy zatím vypadají úspěšně, na komerční nasazení si však ještě počkáme.

Krystaly lithia pod elektronovým mikroskopem. | foto: Profimedia.cz

Pokud dnes něco brzdí možnosti mobilní elektroniky či alternativních dopravních prostředků, jsou to akumulátory. Ačkoli se jejich výzkumem zabývá mnoho laboratoří, již několik let se poměr jejich kapacity k velikosti příliš nemění. Pokud má nový tablet či notebook delší provozní výdrž, výrobce toho zpravidla nedosáhl vylepšením akumulátoru, ale efektivnějším využitím nabízené energie.

Mohou být výměnné, nebo vestavěné. Kapacita akumulátorů je jedním z největších...

Mohou být výměnné, nebo vestavěné. Kapacita akumulátorů je jedním z největších limitů dnešní mobilní elektroniky.

V laboratořích Stanfordské univerzity se podařilo sestrojit a zatím úspěšně testovat přepracovanou konstrukci lithium-iontového akumulátoru, který by mohl nejméně zdvojnásobit dobu provozu dnešních zařízení na jedno nabití. A údajně i prodloužit celkovou životnost sekundárních článků.

Akumulátory pro svojí funkci využívají tři základní prvky: elektrolyt (zásobárna elektronů), anodu (uvolňuje elektrony do elektrického obvodu) a katodu (přijímá zpět elektrony z elektrického obvodu). V dnešních lithium-iontových akumulátorech je lithium přítomné pouze v elektrolytu. Anoda je uhlíková a katoda z oxidů kovů (různé podle typu a výrobce).

Vědci jsou již delší dobu přesvědčeni, že klíčem k vylepšení vlastností akumulátorů je anoda, respektive materiál, ze kterého je vyrobena. A že by bylo výhodnější, kdyby nebyla z uhlíku, ale právě z lithia, které má mnohem větší energetickou hustotu.

Akumulátor elektrokola dnes nabídne dojezd okolo 40 km. S lithiovou anodou...

Akumulátor elektrokola dnes nabídne dojezd okolo 40 km. S lithiovou anodou byste si mohli troufnout na mnohem delší výlety.

„Ze všech materiálů, které by šlo použít jako kladná elektroda, má lithium největší potenciál. Někdo jej označuje jako Svatý grál. Je velmi lehké a má vysokou energetickou hustotu - získáte více energie ze stejného objemu a hmotnosti,“ uvedl pro magazín Phys.org vedoucí výzkumného týmu profesor Yi Cui.

Tentokrát je to poprvé, co se lithiovou anodu podařilo vytvořit bez toho, aby článek při nabíjení explodoval. Testované vzorky zatím úspěšně zvládly sto padesát nabíjecích-vybíjecích cyklů. 

Problémy s lithiem vyřešil obal silný jako 1/5000 lidského vlasu

Lithium je totiž velmi nestálý chemický prvek, což se u dnešních článků projevuje tím, že se akumulátor poměrně ochotně nafoukne či exploduje při vyzkratování, výraznějším přebíjením, nebo vystavením vysoké teplotě.

Při použití lithiové anody ve standardně konstruovaném článku došlo při nabíjení k tak masivní expanzi objemu lithia (vědci dokonce použili výraz „virtually infinite“, tedy „prakticky nekonečné“), že článek doslova roztrhal zevnitř. Při vybíjení se lithium opět smrsklo na původní objem, což však zničený článek nezachrání. Problémem bylo i „požírání“ lithiového elektrolytu lithiovou elektrodou.

Zdvojnásobení kapacity akumulátorů by mohlo být požehnáním pro rozvoj...

Zdvojnásobení kapacity akumulátorů by bylo požehnáním pro rozvoj elektromobilů.

„Pro použití lithia jako anody bylo třeba překonat velké překážky. Mnoho výzkumníků již výzkum vzdalo, ale my jsme našli způsob, jak lithium ochránit od problémů, které jej tak dlouho provázely,“ uvedl jeden ze spoluautorů inovace Guangyun Zheng.

Úspěšným řešením se ukazuje ochranný film tvořený propojenými uhlíkovými komůrkami. Autoři jej nazývají „nanospheres“ (volně přeložitelné jako „nanokuličky“) a strukturálně připomíná medovou plástev. Je to pružná, homogenní a ne-reaktivní 20nm vrstvička, která lithiu brání v živelných reakcích. Podrobnější informace se můžete dočíst přímo v práci publikované v časopise Nature (placený přístup).

„Ideální ochranná vrstva pro lithiovou anodu musí být chemicky stálá, aby zabránila chemickým reakcím s elektrolytem, a dostatečně pevná, aby ustála expanzi lithia při nabíjení,“ shrnul vlastnosti Cui. Testy zatím naznačují, že „nanospheres“ Stanfordské univerzity takové vlastnosti má.

Zda je to však ona akumulátorová revoluce, na kterou čeká většina elektronického světa a za kterou ji její tvůrci považují, to se teprve ukáže.


Vše o elektromobilech a nové éře automobilismu, světových trendech v této oblasti a měnící se legislativě. Prohlédněte si nejnovější modely elektromobilů a podívejte se, jak dopadly v testovacích jízdách redaktora Technetu, Václava Nývlta, který za volanty aut do zásuvky objevuje krásy i strasti elektromobility.

BMW budou ještě větší, ještě těžší. Startuje ofenzíva ve jménu luxusu

BMW X7

VIDEO Společnosti BMW klesají zisky. Automobilka proti tomu bojuje úsporným programem. A ofenzívou ve...

VW chce do roku 2022 vyrábět milion elektroaut ročně. Stěžejní je Čína

Volkswagen ID.3

Volkswagen hodlá do konce roku 2022 ročně vyrábět zhruba milion elektrovozů, vyčetla z výrobních...

Značky, které nemusí přežít změny autoprůmyslu. Elektřina ohrožuje Teslu i VW

ilustrační snímek

Saab, DeLorean, Pontiac. To jsou značky, které už neexistují. Automobilový průmysl dnes stojí před...

První mrtvý řidič tesly v Evropě. Záchranáři se pak báli elektromobilu

Záchranáři nemohli vytáhnout muže z Tesly, auto bylo pod proudem

VIDEO První smrtelná nehoda elektromobilu tesla v Evropě se stala v nizozemském městečku Baarn. Řidič byl...

Kobalt může nabourat velkolepé plány na elektrickou budoucnost aut

Potašový důl na těžbu kobaltu v americkém Utahu

Češi se seznámili za posledních několik týdnů dopodrobna s lithiem, tento kov ovšem není jediným,...

Exkluzivně: jeli jsme s Porsche Taycan, nejlepším elektromobilem současnosti

Řízení Taycanu Turbo S na hladkých okreskách bývalého západního Německa bylo...

Taycan není jen další z elektromobilů prémiových značek. Jeho ambice jsou mnohem větší. Jeho cílem...

Cupra Tavascan potvrzuje podobu nové elektrické škodovky

Nový elektrokoncept automobilky SEAT: Cupra Tavascan

VIDEO Seat občas představí něco, co se následně ukáže jako kromobyčejně pozoruhodné. To může být také...

Přechod na DVB-T2

Od 27. 11. bude zahájen postupný přechod na vysílací standard DVB-T2. Proces by měl být dokončen do poloviny roku 2020. Diváci si tak musí pořídit televizi s podporou kódování H.265 (HEVC) nebo starší televizi doplnit vhodným set-top boxem.

  • Nejčtenější

Poslední přistání chtěli utajit. Přístroje se tak třásly, že nešly odečíst

Do přistání zbývá 20 sekund a i teď přijde celá akce kapitánovi Kallbachovi jako šílený nápad. Krátká a ještě ke všemu...

Sílu nesmíte použít! Gorbačov v listopadu 1989 vyhrožoval KSČ tanky

Konec socialistických režimů ve střední a východní Evropě přišel nečekaně rychle i díky pasivitě Sovětského svazu. Jeho...

Premium

Špičkový výrobek i po letech funguje. Kvůli hloupé chybě je však k ničemu

Snoubení spotřební elektroniky a počítačů provázely porodní bolesti, které jsou z dnešního pohledu absurdní a...

Příjemné roky u pumpy? Na trh vstupuje ropa z nových nalezišť

Těžaře ropy zřejmě čekají poměrně těžké roky, spotřebitele naopak příjemnější. Suroviny na trhu v příštích letech...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

Fatální omyl. Jak Američané napadli Rusy a zabili generála Kotova

Mezi nepříjemné válečné omyly patří střelba do vlastních řad, případně po spojencích. Jedna taková událost se stala i...

Premium

Nikdo dodnes neví, kolik těch holek zůstalo zakopaných. Starosta Dubí vzpomíná

„Devadesátky“ a přelom tisíciletí byly v Dubí na Teplicku divoká léta. Řádili tu pasáci prostitutek a mafiáni. Město se...

Premium

Kořeněná jídla ani káva neškodí, vyvrací profesor Tesař letité mýty

Kola je pro ledviny hrob. Nejlepší je nesolit a nejíst ostrá exotická jídla. Alkohol dokáže „propít“ ledviny, které je...

Premium

Zabít nudu, nastřelit se. Na drogách jsou i školáci z dobrých rodin

Ritalin, deset tablet. Kdo se přidá?“ ptá se čtrnáctiletý školák na sociální síti ostatních kamarádů. Netrvá to ani pět...

  • Další z rubriky

Lhal jsem úřadům, psal pilot Boeingu už dva roky před nehodou 737 Max

Testovací piloti firmy Boeing měli výrazné pochybnosti o systému MCAS, který v rámci vývoje nového letadla 737 Max...

„Nafukující se“ baterie slibují velký skok vpřed a lákají investory

Další generace baterií pro elektromobily by mohla spoléhat na nový materiál: křemík. Investic do vývoje křemíkových...

Za pád 737 MAX v Indonésii může 9 chyb: Boeing, FAA, mechanici i piloti

Nehodu letounu Boeing 737 MAX indonéské společnosti Lion Air, který se loni v říjnu zřítil do Jávského moře, způsobily...

Příjemné roky u pumpy? Na trh vstupuje ropa z nových nalezišť

Těžaře ropy zřejmě čekají poměrně těžké roky, spotřebitele naopak příjemnější. Suroviny na trhu v příštích letech...

Akční letáky
Akční letáky

Všechny akční letáky na jednom místě!

Najdete na iDNES.cz