Vedci ohlásili prelom v oblasti „bezhmotných“ štrukturálnych batérií

O štrukturálnych batériách, ktoré plnia funkciu nosného prvku vozidla, sme už čo to počuli. Projekt financovaný EÚ, americkým letectvom US Airforce a Švédskou vesmírnou agentúrou teraz v tomto smere hlási prelom a vidí vo svojej batérii obrovský potenciál. Považuje ju pritom za bezhmotnú, pretože má byť prirodzeným konštrukčným prvkom, a to napríklad v rámci elektromobilov, lietadiel či elektrobicyklov.

Za štrukturálnu batériu sa označuje batéria, ktorá okrem funkcie ukladania a výdaja energie plní aj nosnú funkciu. V prípade elektromobilov môže byť konštrukčným prvkom karosérie vozidla. A tým by malo dôjsť nielen k eliminácii „mŕtvej“ hmotnosti, ale v podstate aj celkovej hmotnosti batérie.

O niečo podobné sa snaží Tesla so svojou batériou vybavenou článkami 4680, avšak na celkom inej úrovni ako projekt, na ktorom spolupracujú Chalmers University of Technology a KTH Royal Institute of Technology. Vyvíjaná „bezhmotná“ batéria sa totiž napríklad v elektromobile „stratí“ v rámci jeho konštrukcie. Tým pádom by malo byť vozidlo oslobodené od hmotnosti, ktorú prinášajú bežné batérie.

„Bezhmotná“ batéria má však pred sebou zrejme ešte dlhý kus cesty, aj keď Chalmers University of Technology ohlásila nedávno prelom. Multifunknčný výkon má byť totiž 10-násobne väčší ako v prípade predchádzajúcich prototypov, na ktorých sa pracuje už 14 rokov.

Napriek tomu je jej energetická hustota (24 Wh/kg) neporovnateľne nižšia ako v prípade konvenčných li-ion batérií, ktoré už dnes v pohode dosahujú okolo 250 Wh/kg. Vedci však uvádzajú, že ide len o testovací prototyp s materiálmi, ktoré v rámci ďalšieho vývoja nahradia podstatne výkonnejšími.

Nový prototyp pozostáva z uhlíkovej anódy a katódy vyrobenej z hliníkovej fólie potiahnutej lítium-železo-fosfátovou vrstvou. Elektródy sú v rámci elektrolytickej matice oddelené tkaninou zo sklenených vlákien. Prototyp má okrem spomínanej energetickej hustoty tuhosť 25 GPa.

Nový projekt, lepšie vlastnosti

Tieto vlastnosti však má podstatne vylepšiť ďalší vývojový projekt, ktorý má byť dokončený do 2 rokov. Vedci sa pritom chystajú nahradiť „hliníkovú“ katódu uhlíkovými vláknami. Separátor zo sklenených vlákien zas dostane ultratenký variant, ktorý okrem iného umožní rýchlejšie nabíjanie.

Dôsledkom toho má byť zvýšenie energetickej hustoty na 75 Wh/kg a tuhosti na 75 GPa. To by podľa vedcov z Chalmers znamenalo rovnakú „silu“, akú ponúka hliník, avšak pri oveľa nižšej hmotnosti.

Je zrejme jasné, že tieto batérie ešte dlho neopustia laboratórium. A bude nutné vyriešiť množstvo problémov, ktoré prinesú prípadné snahy o ich komercializáciu. „Bezhmotné“ batérie však môžu ukazovať cestu, akou sa budú batérie uberať vo vzdialenejšej budúcnosti.

Zdroj: Chalmers University of Technology

Zdroj: Chalmers University of Technology 

SÚVISIACE ČLÁNKY:
Dočkáme sa pneumatík, ktoré vyrábajú elektrinu a karosérie, ktorá ju vie uskladniť?
5-minútové nabíjanie elektromobilov je na dobrej ceste, tvrdí Storedot
GM pracuje na batériách, ktoré majú elektromobilom zabezpečiť dojazd takmer 1 000 km