SAMSUNG_092021 Advertisement SAMSUNG_092021 Advertisement SAMSUNG_092021 Advertisement

Mikrobatéria využíva aj vlastný obal na uloženie 4x viac energie

0

Jedna zo zaujímavých oblastí vo výskume batérií je myšlienka použitia štrukturálnych komponentov aj na ukladanie energie. V prípade elektrických vozidiel či vojenského výstroja by to bol spôsob, ako ušetriť na hmotnosti. Tentoraz sa vedci zamerali na mikrobatérie, ktoré sú dostatočne ľahké na to, aby ich mohol prenášať hmyz. Výskum uskutočnili inžinieri z Pensylvánskej univerzity, ktorí skúmali nový dizajn kompaktných batérií, dostatočne odolných na to, aby poháňali menšie nositeľné a elektronické zariadenia.

Aby boli tieto typy zariadení v prevádzke, musia byť batérie chránené pred poškodením nárazmi, vodou a kyslíkom. V tom prípade však potrebujú obal, ktorý zvyšuje ich hmotnosť a veľkosť, pričom sa nijako nepodieľa na elektrochemických parametroch batérie. Vedci chceli prekonať toto obmedzenie, preto prehodnotili bežný návrh malých batérií. Tie majú zvyčajne ultratenké elektródy, ktoré umožňujú rýchly prenos elektrónov a iónov, ale tento tenký profil obmedzuje množstvo chemikálií, ktoré môžu obsahovať, a teda aj množstvo energie, ktoré môžu uložiť.

SME konferencia_092021

Katódy batérie sú zvyčajne vyrobené z drvených častíc, ktoré sú stlačené, čím vzniká porézna štruktúra so vzduchovými medzerami, ktoré ovplyvňujú rýchlosť pohybu iónov v batérii. Výskumníci vyriešili tento problém vývojom oveľa hustejšieho katódového materiálu, ktorý by mohol byť „galvanicky nanesený“ priamo na tenké kovové fólie, ktoré zároveň slúžia ako obal.

„V zásade sme vyrobili zberače prúdu, ktoré vykonávajú dvojitú službu,“ hovorí vedúci štúdie James Pikul. „Pôsobia ako elektrónový vodič aj ako obal, ktorý zabraňuje vniknutiu vody a kyslíka do batérie.“

Podľa výskumníkov táto konštrukcia mikrobatérie umožňuje, aby ióny lítia rýchlo a priamo prechádzali katódou a vstupovali do zariadenia. Keďže ióny môžu cez katódu prechádzať oveľa efektívnejšie, môže byť podstatne hrubšia bez toho, aby bola ohrozená táto kľúčová vlastnosť. Zároveň sa tak zdvojnásobuje množstvo chemikálií uchovávajúcich energiu, ktoré môže batéria obsahovať.

V konečnom dôsledku je hustota energie mikrobatérie štyrikrát väčšia ako v súčasných najmodernejších vyhotoveniach. Malá batéria má hmotnosť ako dve zrnká ryže, ale ponúka hustotu energie a výkon na úrovni 100-násobku svojej veľkosti. Vedci si myslia, že nájde využitie v mnohých oblastiach, ako sú napr. lietajúce roboty, nositeľné zariadenia, lekárske implantáty či bezdrôtové zariadenia tvoriace internet vecí. Výskum bol publikovaný v časopise Advanced Materials.

Zdroj: newatlas.com.

Zobrazit Galériu

Redakcia

Všetky autorove články

Pridať komentár

Mohlo by vás zaujímať

Mohlo by vás zaujímať