Armádní výzkum otevírá cestu k bezpečnějším bateriím
Napsal: pát kvě 24, 2019 2:17 pmDobrý den všem,
opět je tu pátek, což znamená, že Vám přinášíme článek k zamyšlení i diskuzi.
Přeji hezký den!
Karel Kilián
Armádní výzkum otevírá cestu k bezpečnějším bateriím
V posledním čísle časopisu Nature se vědci z amerických výzkumných vojenských laboratoří pochlubili důležitým krokem v technologii baterií. Zásadní roli zde hraje primárně nové chemické složení katody. Výsledkem mají být baterie, které při nižší hmotnosti a vyšší bezpečnosti dokážou uchovat stejné množství energie.
Nové baterie bez přechodného kovu poskytují nebývale vysokou kapacitu. Vynález otevírá možnost významně zvýšit hustotu energie lithium-iontové baterie při zachování bezpečnosti díky kapalné povaze elektrolytu.
Chemik Kang Xu k tomu říká: „Nová baterie s vysokou kapacitou energie je bezpečná a potenciálně flexibilní. Může vojákům přinést to, co potřebují na bojišti: spolehlivý zdroj energie s odolností proti poškození. Očekáváme, že výrazně zvýší mobilitu vojáků a zároveň sníží logistické nároky.“
Navazuje na předchozí výzkumy
Výsledky výzkumu navazují na dřívější objevy bezpečných elektrolytů, založených na bázi „vody v soli“ („water-in-salt“ - WiSE) a techniky stabilizace grafitových anod. Tým se zaměřil na vývoj nového chemického složení katody s cílem dále posunout dostupnou energii na dříve nedosažitelnou úroveň.
S využitím reverzibilní konverze halogenů a interkalací v grafitové struktuře, umožněné koncentrovaným vodným elektrolytem, vytvořili vědci koncept baterie s předpokládanou hustotou energie 460 watthodin na kilogram. Jednou z výhod má být minimální degradace při opakovaném vybíjení a nabíjení.
Odborníci byli schopni připravit ukázkovou knoflíkovou baterii, kterou mohou podrobit dalšímu testování ve výzkumných laboratořích. V tuto chvíli je nejzásadnější otázkou, jak celý koncept dovést k plnohodnotnému akumulátoru.
Nová katoda
Nové chemické složení katody funguje ve dříve vyvinutém elektrolytu na bázi „soli ve vodě“, jehož objev byl publikován v časopise Science v roce 2015. „Kombinuje jak vysokou energetickou hustotu nevodných systémů, tak vysokou bezpečnost vodních systémů,“ uvedl autor článku Chongyin Yang.
Yang dále upřesnil, že: „Energetický výkon vodního akumulátoru, uváděný v této práci, je srovnatelný s těmi, které jsou založené na hořlavých organických kapalinách jiných než voda, ale je mnohem bezpečnější.“
Na rozdíl od tradičních katod, založených na vzácných, drahých a mnohdy toxických kovech, jako je kobalt a nikl, vědci prokázali vynikající stabilitu cyklu s kompozitní katodou s grafitovou solí, která je spojena s čistě grafitovou anodou.
Nová katoda je schopna pojmout na jeden gram 240 miliampérů za hodinu provozu. Proti tomu stávající katoda, která je široce používaná v mobilních telefonech, noteboocích a dalších zařízeních (LiCoO2), poskytuje pouze 120 až 140 miliampérů za hodinu na gram.
Nejen pro vojenské účely
Kromě přenosných baterií pro vojáky by nový typ baterií mohl být použit v implementacích, zahrnujících energii na úrovni kilowattů nebo megawattů, kde je bezpečnost a netoxicita baterie jedním z primárních faktorů
Bezpečnější články by se díky své nehořlavosti mohly uplatnit v letadlech, vodních plavidlech či na palubách kosmických lodí. Využití by jistě našly i v civilním životě například v segmentu elektromobilů nebo v roli velkokapacitního úložiště „zelené“ energie.
Profesor Jeff Dahn z univerzity v Dalhousie v Kanadě je lídrem v technologiích baterií a jedním z vynálezců lithium-iontové baterie. K objevu armádních vědců uvedl, že jde o „nejkreativnější novou chemii baterií, kterou jsem viděl za posledních 10 let“.
Inovativní řešení umožňuje použití levnějšího a ekologicky bezpečnějšího grafitu namísto finančně náročných a nebezpečných kovů. Dle odborníků přináší studie několik klíčových milníků, představujících významný skok směrem ke komerčně životaschopnému využití.
Co myslíte? Dočkáme se v dohledné době lepších baterií?
Zdroje: nature.com, spacedaily.com.
opět je tu pátek, což znamená, že Vám přinášíme článek k zamyšlení i diskuzi.
Přeji hezký den!
Karel Kilián
Armádní výzkum otevírá cestu k bezpečnějším bateriím
V posledním čísle časopisu Nature se vědci z amerických výzkumných vojenských laboratoří pochlubili důležitým krokem v technologii baterií. Zásadní roli zde hraje primárně nové chemické složení katody. Výsledkem mají být baterie, které při nižší hmotnosti a vyšší bezpečnosti dokážou uchovat stejné množství energie.
Nové baterie bez přechodného kovu poskytují nebývale vysokou kapacitu. Vynález otevírá možnost významně zvýšit hustotu energie lithium-iontové baterie při zachování bezpečnosti díky kapalné povaze elektrolytu.
Chemik Kang Xu k tomu říká: „Nová baterie s vysokou kapacitou energie je bezpečná a potenciálně flexibilní. Může vojákům přinést to, co potřebují na bojišti: spolehlivý zdroj energie s odolností proti poškození. Očekáváme, že výrazně zvýší mobilitu vojáků a zároveň sníží logistické nároky.“
Navazuje na předchozí výzkumy
Výsledky výzkumu navazují na dřívější objevy bezpečných elektrolytů, založených na bázi „vody v soli“ („water-in-salt“ - WiSE) a techniky stabilizace grafitových anod. Tým se zaměřil na vývoj nového chemického složení katody s cílem dále posunout dostupnou energii na dříve nedosažitelnou úroveň.
S využitím reverzibilní konverze halogenů a interkalací v grafitové struktuře, umožněné koncentrovaným vodným elektrolytem, vytvořili vědci koncept baterie s předpokládanou hustotou energie 460 watthodin na kilogram. Jednou z výhod má být minimální degradace při opakovaném vybíjení a nabíjení.
Odborníci byli schopni připravit ukázkovou knoflíkovou baterii, kterou mohou podrobit dalšímu testování ve výzkumných laboratořích. V tuto chvíli je nejzásadnější otázkou, jak celý koncept dovést k plnohodnotnému akumulátoru.
Nová katoda
Nové chemické složení katody funguje ve dříve vyvinutém elektrolytu na bázi „soli ve vodě“, jehož objev byl publikován v časopise Science v roce 2015. „Kombinuje jak vysokou energetickou hustotu nevodných systémů, tak vysokou bezpečnost vodních systémů,“ uvedl autor článku Chongyin Yang.
Yang dále upřesnil, že: „Energetický výkon vodního akumulátoru, uváděný v této práci, je srovnatelný s těmi, které jsou založené na hořlavých organických kapalinách jiných než voda, ale je mnohem bezpečnější.“
Na rozdíl od tradičních katod, založených na vzácných, drahých a mnohdy toxických kovech, jako je kobalt a nikl, vědci prokázali vynikající stabilitu cyklu s kompozitní katodou s grafitovou solí, která je spojena s čistě grafitovou anodou.
Nová katoda je schopna pojmout na jeden gram 240 miliampérů za hodinu provozu. Proti tomu stávající katoda, která je široce používaná v mobilních telefonech, noteboocích a dalších zařízeních (LiCoO2), poskytuje pouze 120 až 140 miliampérů za hodinu na gram.
Nejen pro vojenské účely
Kromě přenosných baterií pro vojáky by nový typ baterií mohl být použit v implementacích, zahrnujících energii na úrovni kilowattů nebo megawattů, kde je bezpečnost a netoxicita baterie jedním z primárních faktorů
Bezpečnější články by se díky své nehořlavosti mohly uplatnit v letadlech, vodních plavidlech či na palubách kosmických lodí. Využití by jistě našly i v civilním životě například v segmentu elektromobilů nebo v roli velkokapacitního úložiště „zelené“ energie.
Profesor Jeff Dahn z univerzity v Dalhousie v Kanadě je lídrem v technologiích baterií a jedním z vynálezců lithium-iontové baterie. K objevu armádních vědců uvedl, že jde o „nejkreativnější novou chemii baterií, kterou jsem viděl za posledních 10 let“.
Inovativní řešení umožňuje použití levnějšího a ekologicky bezpečnějšího grafitu namísto finančně náročných a nebezpečných kovů. Dle odborníků přináší studie několik klíčových milníků, představujících významný skok směrem ke komerčně životaschopnému využití.
Co myslíte? Dočkáme se v dohledné době lepších baterií?
Zdroje: nature.com, spacedaily.com.