Polymerové membrány pro lepší odolnost Li-Metal baterií, přes 450 cyklů při 100 °C
23.7.2024, Milan Šurkala, aktualita
![Polymerové membrány pro lepší odolnost Li-Metal baterií, přes 450 cyklů při 100 °C](polymerove-membrany-pro-lepsi-odolnost-li-metal-baterii-pres-450-cyklu-pri-100-c/60931/img/li-metal-battery-800.webp)
Li-Metal baterie, typ Li-Ion akumulátorů s anodou z kovového lithia, by měly dosahovat výrazně vyšších hustot. Řeší se ale také jejich životnost a další detaily. Jedním z kroků by mohly být polymerové membrány.
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.
![Li-Metal baterie](polymerove-membrany-pro-lepsi-odolnost-li-metal-baterii-pres-450-cyklu-pri-100-c/60931/img/li-metal-polymer-membrane.webp)
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