Mohou zinkové baterie konkurovat lithium-iontovým? Dnes už ano

redakce - 31 Červenec 2017

V roce 1800 pan Volt sestrojil první baterii na světě známou pod názvem Voltův sloup. Do konstrukce zahrnul zinek. Prvek který o více než 200 let později stále tvoří hlavní složku primárních (nenabíjecích) článků. zinkové baterie

Jednou z hlavních výhod zinkových baterií je jejich nízká cena
foto: Eveready

Autor: Václav Diopan

Vedoucí pozici si tato tradiční technologie drží díky nízké ceně. Ta je bohužel natolik příznivá, že nenutí uživatele k šetrnější volbě. Naopak nízké pořizovací náklady jsou žádoucí u baterií dobíjecích k zajištění například rychlejší proliferace elektromobility.

Přispět by k tomu mohly levné články na bázi zinku. Ale snaha o jejich vytvoření zatím nebyla moc úspěšná. Ztroskotává na nízké životnosti. Ten nejlepší zinkový zdroj co člověk sestavil, selhává po několika stovkách cyklů.

Pozornost si zaslouží mimořádný kontrast v životnosti mezi známými návrhy a aktuálním příspěvkem s nimž přišli Yun Zong, Zhaolin Liu a kolegové z A*STAR institutu pro materiálový výzkum a inženýrství v Singapuru.

Představili článek sestavený ze zinkové anody, elektrolytu tvořeného vodným roztokem hydroxidu a kompozitní katodou složenou z nanostrukturovaného oxidu niklu a kobaltu na uhlíkem pokryté niklové pěně.

Unikátní pro nový druh článku je kombinace dvou dějů na katodě, kde dochází současně ke stejným reakcím, jaké probíhají u baterie zinek-kyslík a zinek-nikl.

Takovéto hybridní řešení uděluje objevu vynikající charakteristiky. Vysoké elektrodové napětí 1,7 V a excelentní životnost. Vědci ani po 5 000 cyklech nezaznamenali zhoršení vlastností článku.

Tajemství chemických procesů odehrávajících se v elektrochemickém systému je následující. Katoda v nabitém stavu tvořená oxid-hydroxidem niklitým nebo kobaltitým se mění za účasti elektronu na oxid nikelnatý nebo kobaltnatý a zároveň materiál katody katalyzuje redukci přítomného kyslíku na hydroxylové anionty za přispění dalších elektronů. Na anodě zinek podléhá oxidaci za uvolnění elektronů na zinečnatý kationt přecházející do elektrolytu.

Popsaný na zinku založený článek nesporně vysoce překonává všechny předešlé. S uvažovanou energetickou hustotou 270 Wh/kg dokonce může směle konkurovat těm soudobým lithium-iontovým.

Oproti nim navíc přináší bezpečnější nehořlavý elektrolyt, kterým je voda. Na druhou stanu nezbavuje závislosti na vzácném a drahém kobaltu. To on zapříčiňuje schopnost katody katalyzovat vznik a redukci kyslíku.

Jak sami autoři přiznávají, to že jim výtvor v laboratoři fungoval nepřetržitě a bezchybně tři měsíce, neznamená že musí fungovat 10 let v běžném provozu.

Z možných problémů při komercializaci technologie se nabízí růst dendritických krystalů zinku a v případě otevřeného systému bude potřeba zabránit reakci atmosférického oxidu uhličitého s elektrolytem.

Naznačená cesta je nadějná, ale jestli je i správná, ukáže až spousta další práce vykonaná na této zajímavé variantě zinkové baterie.

Phys.org
Zpět na HybridPřidat komentář
Obrázek uživatele Kuk

Každej den je oznámena nová přelomová baterie... ale k lidem se ještě žádná nedostala.
Další!

---

Každej nahrazenej spalovák se počítá - Leave the oil in the soil and the coal in the hole. - Sekám a vysávám na baterky. // ‪#‎BasuraChallenge‬ ‪#‎trashtag‬

Zaregistrujte se a pište komentáře pohodlněji!

Já vidím budoucnost pouze v ultrakapacitoru neboli superkondenzátorů Výhody kondenzátoru oproti klasickým článkům jsou na první pohled patrné: vysoká účinnost, krátká doba nabíjení, schopnost okamžitě podat plný výkon, odolnost proti přebíjení i extrémnímu vybíjení, životnost počítající se na desítky let, odolnost vůči otřesům, teplotě a dalším vnějším vlivům, nesrovnatelně větší počet nabíjecích cyklů, nízká cena atd. Ale ... Háček je jen jeden, zato pořádný - běžné kondenzátory mají pro "skladovací" účely příliš malou kapacitu.

Zajímavý článek se spoustou informací. Bohužel se jej opět nepodařilo oprostit od bulvarizace, bohužel dnes tak běžné i v odborných článcích. Sice to myslím jako konstruktivní kritiku ale chápu že to bude přijato negativně.

Nejhorší je ten název. Ve mne to evokuje jako kdybych si tyto články mohl třeba na NKONu normálně koupit hned vedle nejlepších aktuálně dostupných technologií Li-Ion. Dá se to tedy koupit s těmi v článku deklarovanými parametry nebo ne?

Dále ve větě "S uvažovanou energetickou hustotou 270 Wh/kg dokonce může směle konkurovat těm soudobým lithium-iontovým" jestli mělo být něco zdůrazněno pak ono slovo uvažovanou! Tzn. lze automaticky předpokládat že produkční články ji zdaleka nedosahují a v dohledné době dosahovat nebudou. Dále by se pak slušelo uvést pro srovnání uvažovanou teoretickou energetickou hustotu pro lithiové akumulátory (opět v dohledné době nedosažitelnou) jinak jde zase jen o dle mého názoru sprosté PR produktu.

Obrázek uživatele honYa

Teď to poměrně utichlo, ale cca 3-4 roky nazpátek byla místní i světová média zaplavována zprávami o přelomových chemiích li-ion sekundárních článků, která povedou k naprosté e-revoluci. V průměru 1 zpráva za 2 týdny. U spousty lidí, kteří se o tento sektor dosud hlouběji nezajímali (a bohužel o tom poprvé četli z médií, kde jeden den píší o klobásách, druhý o elektromobilitě a na poslední straně se vždy smějí vtipu dne s nahatou slečnou) to vytvořilo pocit, že e-auta ještě vůbec nejsou zralá, a že mohou každou debatu na toto téma v pohodě utnout jasnovideckým prohlášením "ještě ty baterky na to nejsou" nebo "už jsem četl o přelomové technologii s 1000km dojezdem, pak si to možná někdo koupí, já zatím jezdím s TDi za 3,5 l/100 km". Bohužel málo které z informujících medií v těchto zvoláních rozklíčovalo, že se jedná o jakési plovoucí rybářské návnady, které vyhazují (obvykle univerzitní) laboratoře, hledající investora v řádu stovek milionů korun na tvorbu prototypu bat. článků. Čím větší byla nouze o dotování, tím větší přísliby a tím větší následná frustrace veřejnosti z palcových titulků v médiích, že e-mobilita se teprve nadechuje v laboratořích.
Doporučuji se u podobných zpráv jako je tato neplašit, jen ať výzkum a vývoj probíhají, ale důležité jsou výsledky, které se (až při zajištění financování) mohou dostavit do 2-4 let. Všechny zprávy o přelomových zjištěních vypouštěné během těchto výzkumů si pak lze opět částečně překládat v duchu "sakra, tak nám došly peníze na další vývoj, stávající investor již ztratil trpělivost, musíme sehnat dalšího"...

---

honYa

Zaregistrujte se a pište komentáře pohodlněji!

Bohužel realita je taková, že cesta z laboratoře ke spotřebiteli trvá v průměru 20 let


Autonabíjení.cz - vše pro Váš elektromobilNabíječky elektromobilů Circontrol