Pondělí 22. dubna 2024
ikona hodiny12. 2. 2022 07:00

Uplatní se levné baterie, které nevybouchnou?

Vyrobená je ze slané vody, zinku a grafitu. Tedy materiálů, které jsou velmi levné a zároveň nevýbušné a nehořlavé. Řeč je o nové nabíjecí baterii, kterou si nechali patentovat vědci z Fyzikálního ústavu a Ústavu fyzikální chemie Jaroslava Heyrovského Akademie věd ČR. Zdá se, že by mohla vyřešit problém, který současné baterie mají. Tedy právě cenu a to, že občas explodují. Záleží ale na tom, jestli se podaří nalézt vhodného komerčního partnera.

Daniel Mrázek autor

Foto: René Volfík, FZÚ Čeští fyzici vyvinuli baterii, která nehoří, nevybuchuje, a navíc je velmi levná. Teď shání partnery na výrobu. Foto: René Volfík, FZÚ

Jaký by potenciální komerční partner měl být, jaké má nová baterie ekologické dopady a co dalšího mají vědci v plánu, se dozvíte v naší zvukové reportáži.

„Funguje to jako normální baterie se dvěma kontakty, kladným a záporným, a stejně jako u běžných baterií v ní probíhají elektrochemické reakce. Liší se ale tím, jaká konkrétní reakce v nich probíhá,“ Jiří Červenka z Fyzikálního ústavu AV ČR mi ukazuje drobný žlutý plíšek v plastovém obalu. „V našich testovacích bateriích to máme v plastovém pouzdře a kontakty jsou přímo naše elektrody. Dá se to ale zapouzdřit i do jiného pouzdra,“ vysvětluje vědec s tím, že jednou by mohly vypadat podobně jako klasické knoflíkové baterie.

Nová technologie je založena na principu vodné baterie: využívá slanou vodu, zinek a grafit. Vysoké napětí baterii dodává speciální chaotropní sůl chloristan zinečnatý, jejíž vliv na vlastnosti vodných roztoků studoval před více než 130 lety pražský německý chemik Franz Hofmeister. „Díky tomu, že jsme použili velmi netradiční elektrolyt, jsme dokázali překonat slabiny předchozích vodných baterií. Překonali jsme jejich nízké napětí a díky tomu jsme dosáhli relativně vysoké kapacity. To je zajímavé z toho důvodu, že vodné elektrolyty jsou nehořlavé,“ pokračuje Červenka.

Že baterie skutečně nehoří ani neexplodují, si vědci ověřili díky několika experimentům. Ohni vystavili jak samotný elektrolyt, tak jednotlivé části baterie, ale nic se nestalo. V tom je podle Červenky zásadní rozdíl oproti Li-ion bateriím, které jsou nyní nejpoužívanější na trhu. „Li-ion baterie mají velmi hořlavé organické elektrolyty, a navíc obsahují lithium, které se může na vzduchu samovznítit. To u naší baterie nehrozí.“

Vhodné ke slunečním nebo větrným elektrárnám

Poněkud nevýhoda nových baterií je jejich velikost. Tady v laboratoři sice vidíme drobný plíšek, jenže pokud by baterie měla mít stejnou kapacitu jako třeba baterie v telefonu, musela by být mnohem větší než ty současné baterie. Což je poněkud v rozporu s postupnou miniaturizací. Proto si Jiří Červenka nemyslí, že by tyto baterie našly uplatnění právě v mobilních telefonech nebo elektromobilech – baterie by byly příliš těžké.

Praktické uplatnění tedy baterie můžou nalézt tam, kde rozměry a hmotnost nejsou rozhodující a naopak se ocení cena a nehořlavost. Například ve stacionárních bateriových úložištích u elektráren vyrábějících elektrickou energii z obnovitelných zdrojů. Problémem slunečních nebo větrných elektráren totiž je, že za příhodných meteorologických podmínek vyrobí více energie, než je v síti aktuálně potřeba. A naopak, když je zataženo nebo vítr nefouká, potřebné množství elektřiny vyrobit nedokážou. Právě bateriová úložiště můžou tento problém vyřešit. Tím spíš, pokud budou levná.

Jak už tu opakovaně padlo, testovací baterie, které vědci vytvořili, jsou hodně malé, což je naprosto neporovnatelné s požadavky velkokapacitních bateriových úložišť. Jiří Červenka si ale myslí, že by to nemusel být problém: „Principiálně by to mělo jít. Vycházeli jsme z toho, že jsme používali velmi jednoduše dostupné materiály, není tam žádná specialita. Ale uvidíme, jestli najdeme partnera, který by nám s tím pomohl a z té jedné baterky dokázal udělat více baterek. Jednotlivé elektrochemické cely se naskládají do větší baterie a pak můžou mít výstup mnohem větší, mohou vytvářet vysokokapacitní bateriové komplexy.“ Vědci hledají takového partnera, který už bude mít s vývojem baterií zkušenosti.

Foto: René Volfík, FZÚ Vedoucí výzkumného týmu Ing. Jiří Červenka, Ph.D. s patentovanou nehořlavou baterií. Vědci nyní hledají průmyslové partnery pro další vývoj. Foto: René Volfík, FZÚ

Patent udělen, chystá se vylepšení

Inovativní řešení této technologie si vědci patentovali v rámci lucemburského a evropského patentu a výsledky svých výzkumů také publikovali v prestižních vědeckých časopisech, například v Journal of Materials Chemistry A. Princip baterie je založen na transportu dvou rozdílných iontů, dvojmocném zinku a jednomocném chloristanu. Dvojmocný zinek má v porovnání s jednomocným lithiem výhodu, že může při nabíjecím a vybíjecím procesu přenášet dva elektrony na atom, a díky tomu může mít teoreticky větší kapacitu než lithium při stejném objemu.

Dosavadní testy prokázaly, že experimentální vodná baterie dosahuje kapacitu okolo 45 mAh/g a výstupní napětí 2 V a vydrží 500 cyklů vybití a opětovného nabití, aniž by její výkonnost citelně klesla. Výsledná kapacita experimentální baterie je tedy srovnatelná s komerčními nikl-metal hydridovými bateriemi.

„Domnívám se, že po důkladné optimalizaci této baterie je ještě možné významně navýšit její kapacitu,“ podtrhuje Jiří Červenka. „Nyní se zaměříme především na vysokokapacitní baterie s ionty, které mohou mít v principu vyšší kapacitu než lithiové baterie. V nedávné době jsme na podobném principu sestavili hliníkovou vodnou baterii, která se jeví také jako velmi slibná,“ uzavírá fyzik.

 

Více se dozvíte v naší zvukové reportáži.

Články autora Daniel Mrázek

Nejnovější články

Aktuality
Evropa vyslyšela požadavky českých podnikatelů

„Enrico Letta při psaní zprávy o vnitřním trhu...

„Posouzení dopadů by mělo být zaměřeno na kvalifikované...

Aktuality
Vítězí smysl pro detail a tradice  

„Stejně jako minulý rok, ani letos se v...

Každá realizace byla posuzována porotou, která je složena...

Oblíbená soutěž Pokrývači sobě, kde samotní pokrývači hlasují...

Pohled z praxe
Lasvit oceněn na milánském designweeku

V soutěži, v níž se představilo více než...

Výstava představila také nový koncept designu osvětlení Bois...

Vítězství komentuje zakladatel Lasvitu Leon Jakimič: Nejlepší výstava...

Nejnovější Aktuality

Aktuality
Evropa vyslyšela požadavky českých podnikatelů

„Enrico Letta při psaní zprávy o vnitřním trhu...

„Posouzení dopadů by mělo být zaměřeno na kvalifikované...

Aktuality
Vítězí smysl pro detail a tradice  

„Stejně jako minulý rok, ani letos se v...

Každá realizace byla posuzována porotou, která je složena...

Oblíbená soutěž Pokrývači sobě, kde samotní pokrývači hlasují...

Aktuality
Jak připravit firmu na AI a digitální budoucnost?

Pátý ročník Digital Transformation Summitu proto přinese nejnovější...

Srdcem Digital Transformation Summitu (DTS) budou ukázky konkrétních...

DTS letos otevře Krzysztof Krecikij, Salesforce Regional Director...