Draslíkové batérie konkurenciou pre Li-ion technológiu?

ZDROJ | New Atlas

Lítium je drahé, z hľadiska ekológie problematické a má sklon k vzplanutiu. Li-ion technológie (existuje niekoľko modifikácií) sú však najlepším riešením, aké dnes máme na ukladanie energie pre elektromobily, aj mobilnú elektroniku a iné prenosné zariadenia.

Začínajú sa ale objavovať ďalšie alternatívy, pričom jedným zo zmysluplných riešení môže byť batéria s kovovým draslíkom.

Pozrite siTesla vraj plánuje využívať čínske Li-ion batérie bez kobaltu

Draslík je hojný a lacný a dá sa jednoducho spracovať, čo znižuje výrobné náklady. Navyše batérie s anódou z kovového draslíka môžu dosiahnuť hustotu energie (objemovú, aj gravimetrickú) porovnateľnú s technológiou Li-ion.

Vyskytuje sa tu však rovnaký problém, akým trpia aj líthium-iónové batérie, a tým je tvorba dendritov. V priebehu narastajúceho počtu nabíjacích-vybíjacích cyklov sa začnú na anóde kumulovať kúsky líthia, alebo draslíka vytvárajúce nepravidelné výrastky – dendrity. Časom môžu dosiahnuť dostatočnú dĺžku, aby prepichli izolačnú membránu (separátor) oddeľujúcu anódu od katódy a spôsobili skrat. V takom prípade veľký skratový prúd môže batériu aj vznietiť, alebo vplyvom vyvíjajúcich sa plynov spôsobiť výbuch.

Ilustrácia princípu, ako môžu dendrity prepichnúť separačnú membránu a skratovať batériu.ZDROJ | New Atlas

Vedci z Polytechnického inštitútu Rensselaer teraz demonštrovali riešenie, ako by bolo možné pri draslíkových batériách problém dendritov prekonať.

Prevádzkou batérie pri pomerne vysokej rýchlosti nabíjania a vybíjania sa dá dobre regulovať zvyšovanie teploty vo vnútri batérie a dosiahnuť vyhladenie dendritov, čo spôsobí regeneráciu anódy.

Nikhil Koratkar, hlavný autor tohto výskumu porovnáva tento proces samoliečenia s tým, čo sa stane s hromadou snehu po skončení snehovej búrky. Vietor a slnko rozptýlia snehové vločky zo snehovej kopy, zmenšujú ju a nakoniec ju vyhladia.

Pozrite siNeekologické elektromobily? Li-ion batérie predstavujú len malú záťaž

Podobne to funguje aj v batérii. Zvýšenie teploty v batérii síce neroztaví draslík, ale pomáha aktivovať povrchovú difúziu, takže atómy draslíka sa posúvajú mimo „hromady“, ktorú vytvorili, čím dendrit efektívne vyhladzujú.

Z toho vychádza myšlienka, že v čase, keď sa batéria nepoužíva, napríklad v noci, by sa pomocou špeciálneho systému nabíjania priviedla do stavu, keď lokálne zohriatie vyvolá „liečenie“ dendritov.

Koratkar a jeho tím už skôr demonštrovali podobnú metódu samoliečenia aj s líthiovými kovovými batériami, ale tie vyžadujú podstatne vyššiu teplotu, aby došlo k regenerácii. Naopak, v prípade draslíkových batérií metóda dáva sľubné výsledky.

Draslíková batéria tak môže byť efektívnejšia, bezpečnejšia a praktickejšia ako Li-ion batéria.

ZdrojAAAS,New Atlas

Komentáre k článku