Nové 3D mikrobaterie díky nanotechnologiím mohou znamenat revoluci

Jan Horčík - 13 Květen 2013

O revoluci v oblasti akumulátorů magazín Hybrid.cz píše co měsíc alespoň jednou. Tentokrát je ale případ o to zajímavější, že v sobě spojuje hned několik technologií, o kterých jsme psali v minulosti. Celá věc díky tomu vypadá velmi nadějně a vskutku revolučně.auto mikro-baterie přenos iontů Illinois

Grafika ilustrující vysokoenergetickou technologií baterií vědců z University of Illinois. Ionty plují mezi 3D mikro-elektrodami v li-ion baterii
foto: Beckman Institute for Advanced Science and Technology

Vědci na univerzitě v Illinois vytvořili nový typ baterie, která svými parametry řádově překonává jak současné nejlepší lithium-iontové či lithium-polymerové baterie, tak dokonce i superkondenzátory! Jednou z jejích primárních výhod jsou velmi malé rozměry.

Jde o zcela nový způsob přemýšlení o bateriích,” komentoval novinku profesor mechanických věd a strojírenství William P. King z Univerzity Illinois. Jeho nová baterie údajně dokáže neuvěřitelné věci: pokud ji budete mít v mobilu, budete s ní například moct nastartovat auto, kterému se baterie (klasická olověná) vybila.

Výkon vs. kapacita

Baterie dokáže dodávat mnohem větší výkon, než si kdo kdy myslel. V posledních dekádách se elektronika zmenšovala. Procesory a další kritické součástky počítačů byly menší a menší. Ale baterie jaksi zaostávaly. Toto je mikrotechnologie, která by to mohla všechno změnit. Teď je zdroj energie stejně vysokovýkonný jako zbytek,” dodal King.

William P. King profesor mechanického inženýrství

William P. King, profesor mechanického inženýrství a vedoucí skupiny, která má podle všeho blízko k objevu dosud nejvýkonnějších baterií

Současné baterie či obecně zdroje energie mají nevýhodu: uživatelé si musí vybrat mezi výkonem a kapacitou. Tj. v aplikacích, které vyžadují stálý přísun energie po dlouhou dobu jsou nejlepší baterie a palivové články. Tam, kde je potřeba vysoký výkon naráz po krátkou dobu jsou zase vhodné superkapacitory.

Nové mikrobaterie z Illinois by ale měly spojovat obě možnosti. Protože jak říká James Pikul, jeden ze studentů, kteří se na jejich vývoji podíleli, “v moderních aplikacích potřebujete obojí”. Díky čemu je to možné?

3D baterie

Odpověď je nasnadě: nanotechnologie a 3D struktura. V tomto ohledu jde o podobný přístup, který se společnosti zkouší český vědec Jan Procházka. Vědci z Illinois využili nový typ katody pracovní skupimy vědce Paula Brauna, taktéž z University v Illinois, která je vyrobena z LiMnO2. Doplnili ji navíc o vlastní, nový typ nanopórovité anody ze slitiny niklu a cínu (NiSn).

Výsledkem jsou mikro-baterie, které mohou být za zhruba stejných parametrů až 30x menší než ty současné. Navíc se dokážou nabíjet a vybíjet až 1000x rychleji! Právě to je dnes kritická vlastnost všech úložišť energie, podobně jako velikost.

Pokud se ukáže, že nový projekt baterie je životaschopný, mohlo by to znamenat skutečnou revoluci nejen v přenosné elektronice, ale v řadě dalších oblastí – včetně elektromobility. Asi nepřekvapí, že celý výzkum je mimo jiné podporován americkým letectvem.

Co na to český odborník?

O komentář k novému typu baterie jsme požádali . Ten si myslí, že ačkoliv porozita vzniklá popisovaným způsobem je dobrá pro rychlost pohybu iontů, je to “zabiják” z hlediska kapacity. “Podle článku a obrázku z elektronového mikroskopu se jedná o mezoporézní struktury a tloušťka elektrod je okolo 25 mikronu,” vysvětluje Procházka.

Tyto struktury inverzních opálů se dělaly již v roce 2002 a je tam mnoho problémů, především se sběračem proudu, kapacitou přenosu náboje a difúzí lithia do materiálu, který není nanesen přímo na sběrači proudu,” popisuje Procházka některé z možných problémů nové mikro-baterie. “To se ani tak netýká slitinové anody, ale LiMnO2 v katodě není vodivý,” dodává.

Zásadní podle Procházky je – a to má jeho i illinoiský projekt společné – že nepoužívají pojiva. “Pokud dokážou nabít keramickou katodu, věřím, že to může mít větší rychlost nabíjení než ostatní baterky, protože je to asi tak 3x tenčí než typická elektroda,” vysvětluje.

tisková zpráva
Zpět na HybridPřidat komentář
Zaregistrujte se a pište komentáře pohodlněji!

Nové 3D mikrobaterie díky nanotechnologiím mohou znamenat revoluci.
Anebo také nemusí, že :-)

Takových revolučních objevů tu už bylo. Ropné lobby je mocné. Pokud by elektromobily měly dojezd 1000 km a plné nabití by trvalo i dnešních několik hodin tak už by nikdo nepotřeboval benzín nebo naftu. Co by pak jedli šejkové a všichni obchodníci s ropou, z čeho se by platil chod našeho státu když polovina ceny benzínu či nafty je daň. Můj názor je takový, že všem vyhovují dnešní parametry baterií. Je totiž výhodné strašit lidi tím že ropa dochází, pak se může zvyšovat její cena. Jelikož ti kdo více jezdí si radši pořídí auto na "ropu" protože se dá kdykoliv prakticky okamžitě "dobít".
Možná Vám můj názor připadá moc až paranoidní ale zkuste se nad tím zamyslet, uvidíte že to dává smysl. Vždyť přece čím více je lež okázalejší a méně maskovaná tím je snazší jí považovat za pravdu.
Hezký den

Zaregistrujte se a pište komentáře pohodlněji!

Už mě ty články o super baterkách nebaví. Zajímá mě, a to v článku není nikdy, KDY? Kdy tu bude?
I ten o zmiňovaný bateriii HE3DA tu byl před už třema rokama a od tý doby nic.

Zaregistrujte se a pište komentáře pohodlněji!

Doufám že už nebudu dlouho čekat na dva kusy těchto akumulátorů. Bydlím v paneláku a závistiví spoluobčané mi nedovolil dát na střechu pár FV panelů pro ostrov.
Tak bych měl jeden akumulátor doma v botníku a druhý na solární nabíječce na baráku u rodičů. Jednou za cca týden bych je prohodil.
Máme průměrnou denní spotřebu 2kWh a k rodičům jezdím jednou za týden. Takže když bude mít akumulátor kapacitu 2 x 14 dní = 24kWh (14 dní je dost i s rezervou) bude vážit (nebo jeho části) do 50kg, tak do toho jdu a distributorovi vracím elektroměr i v paneláku, jak se již stalo u rodičů v rodinném domě. Soumrak monopolních státem zvýhodňovaných distributorů se snad pomalu ale jistě blíží.
Možná nastane doba, kdy někteří nebudou potřebovat distribuční síť a občas jsi zajedou vyměnit akumulátor k někomu kdo má přebytky energie z vlastní elektrárny. A rozkrádaný a zkorumpovaný stát přijde i o daně z energií a bude konečně nucený zefektivnit svou ne-činnost a bojovat proti korupci.

Obrázek uživatele den

Krasna utopia :-)
Smiem vam pripomenut Teslov svetovy system na bezdrotovy prenos energie po celom svete a zadarmo?
Zozral ho JP Morgan, ktory kratko pred Teslovym vynalezom investoval do distribucie elektrickej energie. Mozete si byt isty, ze ak by vas koncept bol realizovatelny (a ja verim, ze raz bude), tak tie akumulatory by stali destat mrdliard dolarov :-)

Zaregistrujte se a pište komentáře pohodlněji!

"tak tie akumulatory by stali destat mrdliard dolarov"
Ale ne, LiFeYPO4 40kWh stojí 487 800Kč s DPH.
shop.mypower.cz/baterie-lifeypo4-48v-40kwh-32x3-2vx400ah-994#.UZHd_JZb_RY
Když to klesne ještě o polovinu, nebo se o polovinu zvýší kapacita při stejném množství materiálu (ceně) tak do toho půjdu.

Dovozová cena s marží prodejce, by mě zajímalo, za kolik by to prodal přímo výrobce v Číně (Winston/thunder sky).

Já bych především redakci ocenil za přidané vyjádření jiného odborníka v oboru.

Trochu akorát nechápu zaměření na vysokou výkonovou hustotu uložené energie článků, protože zrovna spotřební elektornika ani EV ji nijak zvlášť nevyužijí, ale je pravda že to velmi souvisí s nabíjecími proudy.

Obrázek uživatele Jolinar

Spotrebni elektronika ji DNES nevyuzije...
Ale predstavte si treba takovou kapesni motorovou pilu v budoucnu, ta by to vyuzila ;-)

nanopérovité anody - šotek se vloudil :)

Zaregistrujte se a pište komentáře pohodlněji!

Jeden z desítek článků, slibující dobré baterie. Člověk už tomu přestavá věřit. Ale naděje umírá poslední. Už aby to byla jednou pravda a dotáhlo se to do konce.

Obrázek uživatele honYa

Už to tady taky párkrát s těmito opakujícími články padlo -> jsou to reklamní balónky mířící na potenciální investory dalšího vývoje.

Článek, po kterém se tu volá, je o revoluční baterii, která jde do výroby.

---

honYa

Obrázek uživatele Teq

Zas nabehne nejaky sejk, alebo firma ktora to kupi a zavre do trezora lebo takato technologia by bola likvidacna pre ropny/plynovy priemysel.

Podobnych technologi uz bolo aj ovela lepsich...

Zaregistrujte se a pište komentáře pohodlněji!

Driv mozna, ale tedka uz to nemaji sejkove zapotrebi, veskery prumysl je zalozen na ropnych vyrobcich, a tisicinasobne vybijeci a nabijeci proudy jsou uplne k nicemu, staci zdrojnasobit maximalni nabijeci a vybijeci proudy dnesnich Li-ionek a jse zavodou, uz ted je k nabijeny Tesly Roadster potreba 100kW zdroj za dva miliony korun, a ChaDeMo je 50kW nabijecka za necely milion, a proudove zatizeni site je uz proste na hranici, sice je fajn dobijet auto za pet minut, ale pokud budete mit 100kWh baterii, tak na to budete potrebovat tak 1000kW ! zdroj za minimalne 10 milionu korun! a navic, kdyz tesla model S da kolem 400km na jedno nabiti, a zvladne se nabit za hodku a pul, tak staci zdvojnasobeni kapacity a hotovo! kdo potrebuje v osobnim aute jezdit 1000 kilometru denne? to je nejvetsi blbost nad kterou plakaji vsichni benzíňáčci... i kdyz dvakrat za rok pojedete tech 1000km, tak stejne po 8-12 hodinove jizde musi kazdej zastavit aspon na 4-5 hodin spanku, a to je dostatecny cas na nabiti.

Zaregistrujte se a pište komentáře pohodlněji!

Ano tieto zdroje su stele tu ale vieme, ze raz sa minu alebo sa dost znacne obmedzi ich mnozstvo. Ked by sa dalo uz spravit to, ze aj model Tesla S dojazdom 500 km na jedno nabitie sa da dobit za 20 min co je u mna prestavka ist na wc nieco zahriznut a pokracujem dalej ked jazdim z Anglicka cez zastavku pri Mnichove na Slovensko tak by som to auto bral, keby boli nan financie. PS; mimo temy k clanku. Rocne jazdim okolo 65 000 km a urobit bud cez Polsko 1 895km alebo cez Nemecko 2 150km sa da na jednu supu bez 5 hodinoveho spanku po kazdych 1 000km. A to uz jazdim UK -SK od 2005 takze. Ale beriem, ze zdravotny stav a vek robi svoje. Neberte to ako urazku prosim.

Zaregistrujte se a pište komentáře pohodlněji!

Pri rozumných cenách a dostupnosti za tento typ batérie si viem predstaviť "hybridnú" nabíjačku za slušnú cenu. Fungovala by tak, že by nabíjačka mala vlastnú sad bateriek s cca 2x kapacitou ako je je kapacita bateriek v EV (to by záležalo od požiadaviek), a tieto by boli nabíjené pomaly menším prúdom (tak, aby bol odber rozložený na dlhší čas - dobré aj pre rozvodnú sieť). Po pripojení EV by bola energia "presunutá" do EV (trebárs aj 100kWh/1 min. - ak to konštrukcia bateriek dovolí). Je to podobný princíp ako kompresory na CNG. Takéto nabíjačky by bolo možné navrhnúť podľa počtu EV, ktoré budú musieť počas dňa nabiť. Cenovo by sa sa mohli hýbať cca 2-3x cena bežnej pomalej domácej nabíjačky + cena za tie superbaterky).

1000km na jeden zátah a nabíjení za 5minut... známé zaříkadlo odpůrců:)

Zcela souhlasím, že 1000km je zbytečnost, v rámci ČR by bylo těch 400km úplně ideální optimum a nabijení 100km/h asi taky snesitelná hodnota.

Potom se dostáváme do oblasti nabíjecích výkonů 20kWh(spíš méně při účinnosti 85%+).

Obrázek uživatele den

Minimalne 1000km dojazd je MUST HAVE ak tym mam uplne nahradit main auto v domacnosti s detmi.
Ak to ma byt ale druhe auto na kazdodenne pouzitie, tak suhlasim. 400km je uplna pohoda (osobne denne najazdime autom cca 100km).

Pokud žijete na Sibiři nebo na Aljašce, tak bych tomu rozuměl, ale "to musím mít" v našich podmínkách, to je asi tak na stejné úrovni jako stejnojmenná písnička od Ivy Bitové. Pokud potřebujete velký dojezd, tak si kupte raději hybrida. :-)

---

hariprasad

Obrázek uživatele den

Ale ved to je kontraproduktivne. Moje potreby pre rodinne auto su, ze v lete ma odvezie na dovolenku komfortne celu rodinu. Ratam s cestou medzi 500 az 1000 km. Ak by malo elektricke auto pisany dojazd 1000, tak realne optimisticky pocitam s plne nalozenym autom, klimou a sviznou jazdou dojazd cca 700km. Pre mna tak akurat.

Bavime sa o elektrickych autach pane. Ja pisem, ze ako auto na kazdodenne pouzivanie ma tesla perfektny dojazd. Ale ako hlavne rodinne auto potrebujem, aby to tesla ztrojnasobila. Preco mi tu doprdele splietate nejaky hybrid? To uz radsej tdi superb.

Zaregistrujte se a pište komentáře pohodlněji!

Tak nevím. Buď jsem exot já neb vy, ale já jsem nikdy nevlastnil auto, které by na natankování ujelo 1000km. Běžně mezi tankováními ujedu tak 500-550km s běžnou benzínovou 1.4 nižší střední třídy. Možná by to ujelo ještě o dalších 100km navíc, ale nejsem blázen, bych to zkoušel. Když jedu za známými na druhý konec republiky něco přes 300km tankuju minimálně jednou před jízdou, ale většinou ještě před cestou zpátky a kromě toho se vždy v půlce cesty udělám zastávku na občerstvení a protáhnutí. Takže asi tolik těm absurdním tisícikilometrovým dojezdům spalovačů.

Obrázek uživatele den

Uz som to tu pisal v inom komentari. Bud husta siet riadnych superdobijaciek, alebo 1000km dojazd. Inak z ludi nedoveru v elektricke auta nedostanete. Bavime sa o mainstreame. Do mainstreamu nepatrim ani ja, ani vy.
Co sa tyka mojich potrieb - ak bude v europe husta siet superdobijaciek (cize mozem veselo tankovat podobne ako vy to vase vozitko), tak si samozrejme vystacim aj s mensim dojazdom.

Pane, ak vas zivotny styl je taky, ze si vy vystacite so 400km dojazdom, dobre pre vas. Kupte si teslu ako hlavne auto.
Ja si ju kupim ako auto na kazdodenne pouzivanie :-) raz. Dufam.

Já si myslím, že psychologická hranice vstupu do mainstramu je někde kolem 300 km s rezervou, aniž by se člověk nějak musel žinýrovat ohledně stylu jízdy. To má Tesla dnes a dá se čekat, že v Golf třídě to bude během pár let i za srovnatelnou cenu se spalovači s automatem. Leaf už od toho není tak moc daleko. Na to se ani nemusí objevit žádný game changer na poli akumulátorů.

Síť rychlodobíjecích stanic ani moc hustá být nemusí. U nás by stačila dostatečně dimenzovaná někde na půl cesty mezi Prahou a Brnem v obou směrech a pak v každém větším městě. Pak se dá dojet prakticky kamkoliv i se současnými elektromobily s dojezdem kolem 150km.

REALLY MUST HAVE? 1000km je potřeba na co? Navíc na jeden zátah? Na českou cestu do Chorvatska nebo cca Berlína na jeden zátah? V životě jsem jel nejvíc 675km bez zastávky a není to normální, bezbečné ani pohodlné...

Navíc pokud jsme rozumně uvažující, tak do Chorvatska není cesta e-autem nejrozumnější:)

Obrázek uživatele den

Ja chcem elektricke auto. Chcem ho hned. A necitim v tom ziadny nerozum. Jedine co ma stve je neexistencia skutocnych rychlodobijaciek. Ak bude smerom do chorvatska supercharger, vystacim si aj s 400km teslou. Najblizsich 5 rokov tam vsak nic take necakam. Preto chcem auto s 1000km dojazdom. Nech sa nemusim spoliehat na siet superchargerov.

A ano, dojazd 1000km je pre mna must have featura, ak ma v mojej domacnosti elektricke auto plne nahradit hlavne rodinne auto. Nechapem, co na tom nechapete.

z běžných automobilů má dojezd 1000km na jedno natankování kolik vozidel? Ano narážíme narozdíl času tankování/nabijení...

Ale přemýšlel jste nad tím, že byste si do toho Chorvatska na týden půjčil spalovací vůz, bo tam jel autovlakem (pouze za předpokladu, že by cena byla trošku přívětivější).

Pořád je to realističtější, než e-auto s dojezdem 1000km a cenou pod 3miliony.

Obrázek uživatele den

Pane, nechapte ma zle. Ja niesom odporca elektromobilov. Naopak. Ak by som mal tie peniaze, tak uz mam davno objednanu teslu.
V rodine mame dve auta. Tdi superb a kia rio benzin. So superbom viem ist po dialnici komplet nalozeny s celou rodinou aj "bizuteriou" v lete s klimou komfortne s dojazdom atakujucim 1000km. S riom v meste som rad ked dosiahnem 500 km na jednu nadrz.
Za rodinne auto povazujem superb. Za kazdodenne auto povazujem rio.
Verim vo svetle zajtrajsky a v to, ze raz nahradim obe auta (akebo ich nasledovnikov) elektrickymi autami.
Dnes by som vsak dokazal nahradit len to kazdodenne auto.
Preto ta moja poznamka, ze pre mna je to must have featura (1000km dojazd), ak mam nahradit aj rodinne auto elektrickym.
Tento must have privlastok zaroven plati iba pri stavajucej hustote superchargerov v europe (tzn ziadne). Ak to tu bude ako v kalifornii, uz to nebude must, ale should.

Zaregistrujte se a pište komentáře pohodlněji!

Problém je v tom, že jste zvyklý na určitý způsob používání spalovacího auta. Benzínové je trochu něco jiného a vyžaduje to v některých směrech úpravu chování k němu. V jiných směrech má zase oproti spalovacímu autu výhody. Pokud chcete výhody spalovacího i elektrického auta, tak tak to zatím opravdu není. Pokud si vezmete dobré elektrické auto a budete ho používat tak, na co je dělané, tak s ním budete spokojený. A může se stát, že třeba s drobnou úpravou svého chování zjistíte, že je to docela dobře použitelné jako hlavní auto. Třeba přijdete na to, že je příjemnější pro řidiče i pro pasažéry nejet 1000 km do Chorvatska v kuse, pak týden ležet na pláži a 1000 km zase v kuse zpět, ale že může být třeba příjemnější se po cestě trochu zastavit a udělat si výlet v Alpách, třeba tam i přenocovat, nebo si třeba prohlédnout Schönbrun nebo nějaké zajímavé věci jinde po cestě. To už je na vás.
Nicméně tvrdit, že elektrická auta jsou nepoužitelná, dokud nebudou mít 1000 km dojezd, je s odpuštěním blbost. Stejné, jako kdybyste se rozčiloval, že do svého Superba nenaložíte tři metry krychlové nákladu na paletě a tudíž je to nepoužitelný krám nebo že vaše Kia Rio nedokáže projet zatáčku rychlostí 120km jako BMW a tudíž je to nepoužitelný krám. Každé auto má prostě své určení a svá pro a proti. Pokud se naučíte stěhovat skříně jinak než Superbem, je to pro vás dobrá volba. Pokud se naučíte jezdít jinak než 1000 km najednou (což bych vám mimojiné doporučoval i z bezpečnostního hlediska), může i pro vás být dobrá volba elektromobil.

Obrázek uživatele den

Ale ved ja netvrdim, ze su nepouzitelne. Ja vravim, ze ako kazdodenne auto su uplne idealne uz dnes. Pre mna osobne by bol v pohode dokonca aj Nissan Leaf (denne najazdime 100km).

A este jedna vec. Presviedcate ma, ze 1000km dojazd netreba. Ze treba zmenit myslenie. Ja naopak vravim, ze ak mam ja a tipujem aj 90% beznych ludi (rozumej mnoho takych, co o elektrickych autach ani nepoculi) nahradit svoje hlavne rodinne auto za elektricke, tak ten 1000km dojazd je MUST HAVE featura.
Preco?
Lebo ludia su proste zvyknuty po 100 rokoch vyvoja konvecnych automobilov, ze ked sa niekam rozhodnu ist, tak kvoli "tankovaniu" zastavia max na 15 minut. Tymto ludom chcete tiez menit myslenie? Tak to vam prajem mnoho sil, budete ich potrebovat.
Ak chcete, aby elektricke auta zacali ludia brat seriozne, musia sa zbavit toho blbeho pocitu, ze vas niekde elektricke auto necha a budete sa musiet dat odtiahnut. To dosiahnete bud hustou sietou superdobijaciek, alebo velkym dojazdom.
Husta siet sa podla mna buduje tazsie. Zvlast, ked sa o to pokusa len jedna jedina firma na svete, ktora je navyse len startup.

Zaregistrujte se a pište komentáře pohodlněji!

Nepochopil jste, co jsem psal. Nesnažim se vás přesvědčit, že 1000 km dojezd nepotřebujete. Absolutně věřím tomu, že při vašem způsobu použivání auta ho nutně potřebujete. Ale snažim se vás přesvědčit, že byste měl (nebo aspoň mohl) tenhle svůj způsob používání změnit. A vida, najednou 1000 km potřeba nebude.

Rozhodne je to MUST HAVE. Nejde jen o dlouhe cesty, ale pokud nemate garaz, tak je opruz chodit na benzinku kazdej den.

---

Elektromobilista teoretik, který v EV nikdy nejel, ale je velký fanda. Pasivní dům s přípravou na wallbox s vyhrazným 7-11kW.

Zaregistrujte se a pište komentáře pohodlněji!

Sorry, ale pokud nemáte garáž nebo možnost nabíjet doma přes noc, tak o elektromobilu raději neuvažujte, ani kdyby měl dojezd 2000 km.

Obrázek uživatele den

Pre kristove rany preco???
Ok. Ak sa bavime o sucasnom stave v nasich koncinach, tak vasa rada sedi, ale ak sa bavime o buducnosti, tak si vravim wtf?
Predstavte si svetlu buducnost (ktora sem urcite coskoro pride), kde mame siet rychlodobijacich stanic podobnu tej v kalifornii. Nevidim problem v tom, ze raz za tyzden odparkujem svoju teslu v nakupnom centre s takouto dobijackou a za tu dobu, co sa "popoflakujem" po nakupnom centre, tak mam auto na plno nabite. Aky je v tom problem?

Zaregistrujte se a pište komentáře pohodlněji!

No v takovéhle vaší skvělé světlé budoucnosti stejně bude mít každý garáž nebo rovnou dvě, takže je to i tak zbytečné.

Při nájezdu cca 400km je to podobné jako např Hyudai ix20 = i bez 1000km se dá žít a prodávat vozidla;)


veletrh e-SalonNabíječky elektromobilů CircontrolAutonabíjení.cz - vše pro Váš elektromobil
O ČEM SE PRÁVĚ DISKUTUJE?