Dvojnásobná kapacita baterií v roce 2017?

Americká firma SolidEnergy plánuje v roce 2017 zdvojnásobit objemovou energetickou hustotu lithium-iontových baterií. Prototyp baterie existuje a funguje. Výzvou je průmyslová výroba a komercializace.

Rozdíl na první pohled. Porovnání baterií pro mobilní telefony.
foto: SolidEnergy

V roce 2014 firma SolidEnergy, založená věhlasným americkým technologickým institutem , předvedla prototyp malého 2Ah elektrického článku s objemovou energetickou hustotou 1200 Wh/litr. Později pak pokročilejší článek s energetickou hustotou 1337 Wh/litr.

Základem nového elektrického článku je pevný polymerový elektrolyt SPIL (Solid Polymer Ionic Liquid). Elektrolyt SPIL vyvinula a licencovala před lety právě MIT.

Elektrolyt umožňuje použití velmi tenkých lithiových anod. Takové řešení zlepšuje objemovou hustotu energie o 50 % oproti bateriím s uhlíkovými anodami a o 30 % oproti bateriím s křemíkovými anodami.

SolidEnergy

Lithiova anoda umožňuje konstruovat menší a lehčí bateriové články.
foto: SolidEnergy

Připomeňme si základní technikálie lithium-iontových baterií. Každá baterie obsahuje elektrolyt (zásobárna elektronů), anodu (uvolňuje elektrony do elektrického obvodu) a katodu (přijímá zpět elektrony z elektrického obvodu). V dnešních li-ion bateriích je lithium přítomné pouze v elektrolytu. Anoda je uhlíková a katoda z oxidů kovů (různé podle typu a výrobce).

Právě použití lithia pro výrobu anody mnozí považují jako nejlepší cestu ve zvýšení kapacity současných li-ion baterií. Na podobné baterii pracuje řada týmů po celém světě. O vývoji li-ion baterie s lithiovou se pokoušejí také například vědci z Stanfordské univerzity.

„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 v polovině minulého roku Yi Cui, vedoucí výzkumného týmu na Stanfordské univerzitě.

Promo video společnosti SolidEnergy.
video: YouTube

Proč se již lithium v bateriích nepoužívá již nyní? Lithium je velmi nestálý chemický prvek. Při testech za použití lithiové anody ve standardně konstruovaném článku došlo při nabíjení k tak masivní expanzi objemu lithia, že článek doslova roztrhal zevnitř.

Řešení testované v MIT i Stanfordské univerzitě spočívá v potažení lithiových anod tenkým polymerovým ochranným filmem.

Předností nové baterie se SPIL elektrolytem je také velká tepelná odolnost. Dnešní baterie s kapalným elektrolytem začínají být „reaktivní“ již od 50 °C. Naproti tomu baterie s SPIL jsou údajně odolné až do 300 °C.

V současnosti se zdá, že závod o komercializaci baterií s lithiovými anodami vyhraje firma SolidEnergy, resp. MIT. V roce 2016 se na trhu objeví nové 2Ah články pro chytré telefony s nositelnou elektroniku. O rok později pak 20Ah bateriové články pro elektrická vozidla.

SolidEdge

20 Comments on “Dvojnásobná kapacita baterií v roce 2017?”

  1. Dobrý den,
    rád bych touto

    Dobrý den,

    rád bych touto cestou požádal uživatele vozů s jakýmkoliv alternativním pohonem o vyplnění dotazníku k mé diplomové práci na téma Technicko-ekonomické hodnocení alternativních paliv automobilu.

    Vyplnění dotazníku zabere řádově 5-6 minut Vašeho času. V případě, že si najdete čas na vyplnění mého dotazníku, uvádím zde link: https://www.vyplnto.cz/databaze-dotazniku/alternativni-automobilova-11/.

    Děkuji předem za ochotu a vyplnění dotazníku.

    1. no je to o ropácích
      no je to o ropácích samozřejmě. Házejí klacky pod nohy. Takže důležitá je soudržnost, firemní cítění a správný uvědomnění jako má jedině TESLA. Proto ji podporujme ať to může rozvíjet. A podporujete to už i tím, že jakýmkoli způsobem fakujete ropáky 🙂

      1. Nejsem expert na baterie,
        Nejsem expert na baterie, ale tak jak to chápu já se primárně sníží tloušťka anody, což na kapacitu nebude mít vliv a navíc bude nově z lehkého lithia. Takže z toho mi i logicky vyplývá, že baterie o stejné kapacitě by měla být nejen menší, ale i lehčí.

        1. Tak určitě se zvedne i
          Tak určitě se zvedne i hmotnostní hustota uložené energie, ale nebude to takový pokrok jako u Li-S článků. Nakonec se možná ukáže, že Lithiové články se budou stále více diverzifikovat do kategorií s vybranými vlastnostmi a tudíž nebude existovat jediná „ideální“ chemie.

          1. Tahle technologie řeší
            Tahle technologie řeší anodu a elektrolyt, kdežto Li-s je materiál katody, takže se to teoreticky dá zkombinovat. Tedy za předpokladu, že to bude chemicky stálé. LTO se taky dělají jak s NMC/NCA, tak s Lifepo4 katodami. BTW, má vůbec někdo aktuálně funkční Li-S akumulátor? Před pár lety už jsem je viděl dokonce i v cenících u Winstona, ale pak to stáhli a ticho po pěšině.

            1. Tohle mne zajímá ale dosud
              Tohle mne zajímá ale dosud jsem na to nedohledal jednoznačnou odpověď. Totiž většina výrobců i odborné literatury striktně odděluje technologie Li-ion a Li-S. Tudíž je otázka jestli jde pouze o obchodní tah, nebo je Li-S skutečně třeba chápat jako jinou technologii?

              Já bych se osobně nebál přiklonit k druhému tvrzení, protože někde jsem četl, že u Li-S článků myslím neprobíhá ten fundamentální interkalační proces lithných iontů, ale lithium je při vybíjení přímo rozpouštěno/vyloučeno v sirných solí do podoby iontů a pak zase vyloučeno a usazeno v kovové formě zpět na anodě při nabíjení. Chemii moc nerozumím, ale ten proces mi připadá odlišný.

              Li-S články „prakticky“ vyzkoušel SionPower v nějakém UAV solárně poháněném letadle. Takže bych řekl že ty články už fungují – v ruce jsem je neměl. Pak by měl mít „hotové“ články i OxisEnergy.

                1. Jo ale hned pod tím, zas
                  Jo ale hned pod tím, zas píší, že princip je podobný NaS bateriím. Nerozumím tomu, ale snad všechny články, včetně „vědeckých“ Li-S od Li-ion distancují. Resp. jsem nenašel tvrzení že: „Li-S spadá do kategorie Li-ion“, naproti tomu u LFP, nebo LTO materiálů je toto tvrzení uvedené jako samozřejmost ve většině publikací.

Napsat komentář