Lithium-sírové akumulátory díky houbovité struktuře zvyšují životnost

O lithium-sírových akumulátorech jsme už několikrát psali (1, 2). Tato technologie sice v teoretické rovině může nabídnout až 5krát vyšší hustotu než Li-ion akumulátory, ale teoretická hranice a praktický výsledek jsou dvě různé věci. Zásadním problémem této technologie ale dosud byla doslova mizerná životnost. Např. v článku ze začátku roku 2020 dosáhli australští vědci jen několika desítek cyklů. Výsledek čínsko-japonské spolupráce Pekingské univerzity a OIST na Okinawě ale ukazuje, že by Li-S akumulátory mohly dosahovat i prakticky použitelné životnosti.

 

 

V jejich případě šlo především o úpravu prostorové struktury akumulátoru, který využívá jakési 3D houby z karbonových nanotrubiček. Na ně jsou naneseny vrstvy TiO₂ a TiN v adekvátních tloušťkách, které byly zjištěny na základě výzkumu a testů (výslednou strukturu pak označují jako CNTs@TiN–TiO₂). Tloušťky vrstev velmi významným způsobem ovlivňují životnost akumulátorů a ačkoli chemicky šlo v podstatě o totéž, jen tento parametr dokázal změnit nepoužitelné akumulátory v opak. Nejlepší kombinace dokázala dosáhnout na specifickou kapacitu 1289 mAh/g a životnost vyjádřili vědci 85% kapacitou článků po 500 cyklech při 2 C.

 

Máme-li to převést na elektromobily, tak při 500km původním dojezdu (na celý cyklus) by to po 500 cyklech znamenalo dojezd 425 km a životnost akumulátoru na více než cca 220-230 tisíc km (při 85%+). Připomeňme, že ještě před rokem a půl australské články Li-S vypadaly na životnost na cca 20-25 tisíc km. Pokud jde o energetickou hustotu, ačkoli Li-S by teoreticky mohly dosáhnout na 2600 Wh/kg, celková baterie i s balením dosáhla na 269,05 Wh/kg, což je hodnota srovnatelná s nejlepšími Li-Ion. A to vůbec nevypadá špatně.

 

Znovu je ale nutné podotknout, že jde jen o publikaci vědeckého článku v časopise, tedy rozhodně ne o něco, co by mělo blízko ke komerční výrobě. Ta, pokud se podaří články doladit do komerční podoby, na sebe může nechat čekat ještě mnoho let (i více než dekádu).

 

Zdroj: nature.com