Polymerové membrány pro lepší odolnost Li-Metal baterií, přes 450 cyklů při 100 °C

Vývoj moderních lithiových akumulátorů se v poslední době často soustředí na tzv. typ Li-Metal. Stále jde o podtyp baterií Li-Ion, kde se o ukládání energie stará pohyb lithiových iontů, nicméně rozdíl je v anodě, která není typicky grafitová, nýbrž je tvořena samotným kovovým lithiem. Toto řešení má výhodu v mnohem vyšší energetické hustotě, nicméně přináší i několik praktických problémů, které je potřeba dořešit před praktickým nasazením. Vědci z University of Hong Kong (HKU) se zaměřili na zvýšení životnosti a zlepšení provozních vlastností těchto akumulátorů v případě ne zrovna ideálních teplotních podmínek. Šli dokonce tak daleko, že baterie byly nabíjeny a vybíjeny při teplotách 100 °C.

 

Jejich vylepšení spočívá v průhledné polymerové membráně (Anionic Network Polymer - ANP) s tloušťkou okolo 350-360 µm. Ta vykazovala vysokou elektrochemickou stabilitu i při vysokých teplotách. Podle testů byly studované baterie (Li-Metal LFP s membránou ANP) schopny dosáhnout 92,7 % původní kapacity po 450 nabíjecích cyklech při velmi vysoké teplotě 100 °C. Přitom dle vědců konvenční baterie Li-Metal s tekutým elektrolytem mají při takto vysokých teplotách životnosti méně než na 10 nabíjecích cyklů. Zde připomeňme, že LFP baterie mají obvykle udávanou životnost okolo 4000 cyklů.

 

 

Pokud by byly takové baterie nasazeny do elektromobilu s reálným 400km dojezdem, po 450 cyklech (cca 175 tisíc km) by měl stále dojezd přes 370 km. Obvykle se za ukončení životnosti považuje 80 % původní kapacity, přičemž vědci uvádí, že akumulátory po 485 cyklech spadly na 89,3 %. Je tedy vidět, že tady už dojezd padá mnohem rychleji. Pochopitelně při nižších teplotách by životnost měla být lepší. Tady se spíše ukazuje to, že i v takto extrémních podmínkách je životnost na vcelku použitelné úrovni (s 500km dojezdem by byla životnost na 90 % původní kapacity cca 230 tisíc km, kdyby byly tyto baterie provozovány při 100°C teplotě, což nebudou).

 

Zde je nutné podotknout, že toto je výstup vědeckého článku, tedy jen počátek vývoje a jeho poznatky mohou mít do praxe hodně dlouhou cestu (v řádu mnoha let, pokud vůbec).

 

Zdroj: techxplore.com, wiley.com