Stanford: Znížili sme hmotnosť zberačov prúdu v lítium-iónových článkoch o 80 percent. Hustota energie sa zvyšuje o 16-26 percent.

Vedci zo Stanfordskej univerzity a Stanford Linear Accelerator Center (SLAC) sa rozhodli zmenšiť lítium-iónové články, aby znížili ich hmotnosť a zvýšili tak hustotu uloženej energie. Aby to urobili, prepracovali nosné vrstvy smerom von: namiesto širokých plechov z medi alebo hliníka použili úzke pásy kovu doplnené vrstvou polyméru.

Vyššia energetická hustota v Li-ion bez vysokých investičných nákladov

Každý lítium-iónový článok je valček pozostávajúci z vrstvy náboj-výboj/výboj, elektródy, elektrolytu, elektródy a zberača prúdu v tomto poradí. Vonkajšie časti sú kovová fólia vyrobená z medi alebo hliníka. Umožňujú elektrónom opustiť bunku a vrátiť sa do nej.

Vedci zo Stanfordu a SLAC sa rozhodli zamerať na zberače, pretože ich hmotnosť často predstavuje niekoľko desiatok percent hmotnosti celého odkazu. Namiesto medených plechov použili polymérové fólie s úzkymi medenými pásikmi. Ukázalo sa, že sa podarilo znížiť hmotnosť kolektorov až o 80 percent:

Klasický valcový lítium-iónový článok je dlhý kotúč pozostávajúci z niekoľkých vrstiev. Vedci zo Stanfordu a SLAC zredukovali vrstvy, ktoré zbierajú náboje a vedú ich – zberače prúdu. Namiesto medených plechov použili polymérovo-medené plechy obohatené o nehorľavé chemikálie (c) Yusheng Ye / Stanford University

To nie je všetko: do polyméru sa môžu pridať chemické zlúčeniny, ktoré zabránia vznieteniu, a potom je nižšia horľavosť prvkov sprevádzaná nižšou hmotnosťou:

Stanford: Znížili sme hmotnosť lítium-iónových pantografov o 80 percent. Hustota energie sa zvyšuje o 16-26 percent.

Horľavosť medenej fólie použitej v klasickom lítium-iónovom článku a kolektore vyvinutom americkými výskumníkmi (c) Yusheng E / Stanford University

Vedci tvrdia, že recyklované kolektory môžu zvýšiť gravimetrickú hustotu energie buniek o 16-26 percent (= o 16-26 percent viac energie na rovnakú jednotku hmotnosti). Znamená to, že batéria rovnakej veľkosti a hustoty energie môže byť o 20 percent ľahšia ako súčasná.

V minulosti sa robili pokusy o optimalizáciu nádrže, ale ich zmena viedla k neočakávaným vedľajším účinkom. Články sa stali nestabilnými alebo bol potrebný drahší elektrolyt. Zdá sa, že variant vyvinutý vedcami zo Stanfordu takéto problémy nepredstavuje.

Tieto vylepšenia sú v počiatočnom štádiu výskumu, takže neočakávajte, že sa dostanú na trh pred rokom 2023. Vyzerajú však sľubne.

Treba dodať, že Tesla má aj zaujímavý nápad zbierať náboj kovových vrstiev. Namiesto toho, aby použil tenké medené pásiky po celej dĺžke rolky a vytiahol ich len na jednom mieste (v strede), okamžite ich vytiahne pomocou prekrytej odrezanej hrany. Vďaka tomu sa náboje presunú na oveľa menšiu vzdialenosť (odpor!) A meď poskytuje dodatočný prenos tepla von:

Stanford: Znížili sme hmotnosť lítium-iónových pantografov o 80 percent. Hustota energie sa zvyšuje o 16-26 percent.