Hrubšie elektródy batérií by mohli priniesť rýchlejšie nabíjanie elektromobilov a dlhší dojazd

Vedci experimentujúci s kľúčovými komponentmi v lítiových batériách prišli so sľubným novým dizajnom, ktorý by mohol spôsobiť, že elektrické vozidlá sa budú nabíjať oveľa rýchlejšie a zároveň ponúknu dvojnásobný dojazd. Základom inovácie je hrubšia elektróda, vytvorená z vertikálne naskladaných vrstiev, ktorá umožňuje ľahší transport lítiových iónov. Tím pod vedením vedcov z Texaskej univerzity v Austine pracuje na vysokovýkonných systémoch na uskladnenie energie, ktoré by sa dali použiť v elektrických vozidlách budúcnosti.

Jeden z možných dizajnov zahŕňa použitie viacerých vrstiev veľmi jemných dvojrozmerných materiálov na vytvorenie elektród batérie. Tento prístup však má isté obmedzenia. Hrubšie elektródy môžu znamenať väčší potenciál na ukladanie energie, ale aj väčší priestor, ktorý treba pokryť lítiovými iónmi. Horizontálne usporiadané vrstvy elektródového materiálu nútia ióny, aby sa pri výstupe a vstupe do elektród pohybovali sem a tam, čo vedie k pomalšiemu nabíjaniu.

Na dosiahnutie vysokej energie aj rýchleho nabíjania vedci prišli s novým spôsobom skladania tenkých vrstiev elektródového materiálu. Vďaka použitiu magnetických polí na starostlivú manipuláciu s orientáciou týchto vrstiev sa im podarilo usporiadať ich do vertikálnych stohov namiesto typickej horizontálnej formy. To malo za následok vytvorenie „účinných ciest na hromadný transport“ iónov cez elektródu. Elektródy tímu vysoko prekonali výkon komerčných elektród a inej experimentálnej batérie s horizontálne uloženými vrstvami elektród, ktorú výskumníci použili ako kontrolnú.

Elektródu s vertikálne uloženými vrstvami bolo možné nabiť na 50 % kapacity za 30 minút, zatiaľ čo horizontálne usporiadaná elektróda sa na rovnakú úroveň nabíjala 2 hodiny a 30 minút. Výskumníci tvrdia, že ich energeticky hustá a hrubá elektróda ponúka jedny z najlepších údajov o kapacite, a veria, že by mohla viesť k elektromobilom s dvojnásobným dojazdom, než ponúkajú komerčne dostupné batérie. Výskum bol publikovaný v časopise Proceedings of the National Academy of Sciences.

Zdroj: newatlas.com.