Kam vám nastriekame batériu?

Nech majú batérie väčšiu, či menšiu hmotnosť, alebo mernú hustotu energie (a s tým súvisiaci objem), často s ich umiestnením býva problém. Väčšina technológií sekundárnych batérií má pri usporiadaní elektród isté geometrické obmedzenia a tým je ich tvar viac menej daný. Asi najflexibilnejšie sú zatiaľ lítium-polymérové batérie, ktoré sa dajú pomerne dobre formovať aj do tenkých vrstiev, čo s výhodou využívajú výrobcovia mobilov. Nemajú však na novú technológiu „lioniek“, ktorú vyvinuli vedci  z americkej Rice University.

RICE batéria

Tím vynálezcov tekutých lítiových batérií z Rice University. Zľava: doktorand Charudatta Galande, profesor Pulickel Ajayan a líderka tímu – doktorantka Neelam Singh  – ukazujú svoj demonštračný model z fotovoltaického článku, batérií nastriekaných na dlaždičkách a tabla z LED diód, ktoré batérie napájajú vyše šesť hodín.

Tím pod vedením doktorantky Neelam Singh z Rice University totiž vyrobil lítium-iónové batérie v tekutej forme, ktorá sa dá nanášať na ľubovoľný povrch napríklad v podobe spreja (ale pozor, nie v jednej fáze). V rámci demonštrácie takto nastriekali jednotlivé vrstvy a elektródy batérie napríklad na pivový krígel, alebo na keramické dlaždice a vytvorili tak funkčnú batériu. Vývoj samozrejme bude musieť ešte pokračovať, ale toto jedinečné riešenie umožní optimálne umiestniť batérie v najrôznejších zariadeniach tak, aby sa čo najefektívnejšie využil priestor.

RICE batéria

Päť vrstiev „tekutých“ batérií po elektrónovým mikroskopom.

Batérie sa skladajú z piatich vrstiev – anódy, katódy, dvoch kolektorov a polymérového separátora. Kolektor katódového prúdu, ktorý je na báze uhlíkových nanotrubiek a uhlíkových častíc rozptýlených v  N-methylpyrrolidone je v spreji dobre stabilizovaný, rovnako ako katóda, ktorá obsahuje lítium-kobalt oxid a ultrajemný grafitový prášok (UFG) v nosnom roztoku. Problém s mechanickou stabilitou bol pri polymérovom separátore, uviedla Neelam Singh. Dosiahnuť stabilitu a priľnavosť jednotlivých vrstiev bolo najväčšou výzvou. Štvrtú vrstvu tvorí katóda zo zmesi oxidu lítium-titanu v roztoku s UFG a piatou vrstvou je kolektor anódového prúdu na báze medených zlúčenín rozpustených v etanole.

RICE batéria

Porovnanie bežných a striekaných Li-ion (resp. Li-pol) batérií. Foto: Rice University

Demonštračný model z fotovoltaického článku, batérií nastriekaných na dlaždičkách a tablo z LED diód, poslúžil ako jeden z prvých funkčných prototypov. Batérie sa nabili z FV článku pomocou svetla v laboratóriu a potom dokázali viac ako šesť hodín napájať logo „RICE“ zo 40 LED. Aj po 6 hodinách mala batéria napätie ešte stále 2,4 V. Po šesťdesiatich nabíjacích-vybíjacích cykloch vykazovala len malú stratu kapacity. Riešenie vyzerá nádejne, hoci si samozrejme vyžaduje ešte ďalší výskum. Tím vynálezcov už požiadal o registráciu patentu na nový typ batérií, aj keď striktne vzaté, nejde o novú technológiu z hľadiska chemického obsahu, ale skôr formy. No nie je to málo.

V hre sú tak nielen rozmanité elektronické zariadenia, ale napríklad aj elektromobily. Tu by mohli batérie namiesto toho, aby zabrali väčšinu batožinového priestoru vyplniť rôzne dutiny v karosérii a podobne.

Foto: Rice University