Nový materiál pro anodu s pravidelnou strukturou má přinést rychlé nabíjení

Li-Ion akumulátor zdaleka není jedna věc s pevně daným složením. Existuje nepřeberné množství typů s anodami, katodami a elektrolyty různých typů, které se nemusí takřka v ničem ani podobat (shodují se snad jen v tom, že zde proudí ionty lithia). Vědecké týmy se soustředí na vývoj různých částí a na University of Twente v Nizozemí by chtěli vylepšit anodu. V jejich případě se soustředili na rychlé nabíjení a chtěli nahradit standardní grafit s teoretickou specifickou kapacitou 372 mAh/g jiným materiálem, který by lépe snášel rychlé nabíjení (tedy by i méně degradoval při vysokých proudech). Grafit totiž při rychlém nabíjení mění svou strukturu a nenávratně se poškozuje, což časem snižuje kapacitu (více než při pomalém nabíjení, kde je to také problém, jen menší).

 

 

Nanomateriály vypadají slibněji, ale jsou obvykle více chaoticky uspořádané, což rovněž způsobuje pokles kapacity v průběhu času, nemluvě o obvykle komplikované výrobě. Vědci nicméně zjistili, že niobát niklu (NiNb₂O₆) může některé tyto problémy vyřešit. Má pravidelnou strukturu a při velmi rychlém nabíjení v podstatě nemění svůj objem. To je např. problém křemíkových anod. Specifická kapacita nového řešení dosahuje až 244 mAh/g. Pro zajímavost, křemík má okolo 3600 mAh/g, kde je to na jednu stranu řádově vyšší kapacita, ale také vysoká objemová nestálost. Tradiční "něco za něco". Tady je vidět, že lehčí baterie z nového řešení patrně nebudou, mohl by se však zmenšit objem (ale ten není tak velkým problémem jako hmotnost).

 

Zajímavá je ale životnost anody. Po 300 cyklech dosahovala 97 %, po 2500 cyklech 92 % a po 20 tisících cyklech 81 %. 20 tisíc cyklů u elektromobilu s reálným dojezdem 400 km by znamenalo přes 7 milionů km. Otestována byla nejen životnost samotné anody, ale i celého článku. V kombinaci s LFP dosahoval akumulátor 96,3% původní kapacity po 200 cyklech, s katodou NMC811 pak byl po 1000 cyklech na 88,8 %. Přesto se ale s tímto asi nesetkáme v autech.

 

Vědci říkají, že pro potřeby elektromobilů by bylo potřeba dořešit ještě mnoho problémů, nicméně slušně by to mohlo fungovat např. v bufferech v elektrických sítích nebo průmyslových strojích a těžké elektrické dopravě (vlaky?). I tak musíme pochopitelně brát na zřetel to, že jde jen o výsledky prvních laboratorních vzorků, takže do skutečného nasazení to má ještě dekádu daleko. Také si musíme uvědomit to, že nejde o žádné revoluční baterie, které by vyřešily všechny problémy a byly aplikovatelné 100% všude, kde jsou potřeba akumulátory, ale snaží se vyřešit jednu z vlastností, která to může posunout k dobré použitelnosti pro jednu oblast specifického nasazení. Což nemusí být právě dnes tak často zmiňovaná elektromobilita.

 

Zdroj: utwente.nl, wiley.com