OneD Battery Sciences chce článok Sinanode uviesť na trh na prelome rokov 2025 až 2026. Nahradiť uhlíkovú anódu kremíkom sa im síce úplne nepodarilo, tvrdia ale, že im funguje koncept kremíkových nano-vlákien nanesených na grafit, inak povedané kompozit. Vďaka tomu sa mali dostať na trojnásobnú kapacitu v porovnaní s tradičnými batériami.
Vedcom však nedá spať čistý kremík, ktorý nakopne kapacitu článku až desaťnásobne, čo však s jeho rozťažnosťou, nestabilitou a rozpadom? Kórejci oznámili, že majú riešenie.
Výskum vpred posúva Soul
Presnejšie povedané prvý úspech hlási výskumná skupina profesora Soojina Parka z univerzity Sogang v Soule, ktorý je šéfom projektu zameraného na vývoj nového typu kremíkovej anódy.
Jeho tím (okrem iného profesor Youn Soo Kim, odborník na vývoj materiálov a profesor Jaegeon Ryu, odborník na chémiu a biomolekulárne štruktúry) prišiel na to, že spomínaný problém s poškodzovaním kremíku odvráti úplne nový elektrolyt.
Nový typ polyméru
V typickej lítiovo-iónovej batérii má elektrolyt plastickú, respektíve gélovú konzistenciu, kórejská novinka je však špeciálny, vysokokapacitný polymér, ktorý jednak funguje ako spojivo a má ešte dve zaujímavé vlastnosti.
Polymérový elektrolyt tiež nie je žiadnou novinkou, má však často problémy so stabilitou. Soojin Park hovorí, že ich novému produktu stabilita nechýba, naopak, má jej toľko, že ju poskytuje i samotnej kremíkovej anóde.
Pri nabíjaní je totiž uvedený polymér schopný kompenzovať expanziu anódových častíc, stále ich ale obaľuje a poskytuje toľko potrebnú súdržnosť. Ešte lepšie je, že pri vybíjaní a zmršťovaní kremíkových častíc sa polymér začne naopak rozťahovať. Elektrolyt tým pádom nie je tekutý, gélový, ani pevný ale pružný pri súčasnom zachovaní dostatočne vysokej vodivosti medzi elektródami.
„Anóda na báze kremíka by mohla predĺžiť dojazd až desaťnásobne,“ hovorí profesor Soojin Park, zatiaľ ale nechce prezradiť, kedy by výsledky ich výskumu mohli byť dostupné na trhu.
Vrstvený náboj polyméru
Predchádzajúce projekty sa zameriavali predovšetkým na chemické sieťovanie polymérov a vodíkové väzby. Sieťovanie síce vytváralo pevné kovalentné väzby (výmenou jedného alebo viacerých párov elektrónov) medzi molekulami spojiva, po ich narušení sa však nedali obnoviť. Vodíková väzba bola vratná, lenže príliš slabá.
Nový polymér využíva vodíkovú väzbu, ale tiež vzájomnú príťažlivosť medzi kladnými a zápornými nábojmi (podľa Coulombovho zákona), ktorá je rádovo vyššia a navyše reverzibilná, teda dá sa využiť na ovládanie objemovej rozťažnosti. Polymér s vrstveným kladným a záporným nábojom je pritom stále schopný účinne sa viazať na záporne nabitý povrch vysokokapacitnej kremíkovej anódy.
Súčasťou pružného elektrolytu je okrem iného tiež polyetylénglykol, ktorý jednak stabilizuje fyzikálne vlastnosti a zároveň slúži na uľahčenie difúzie lítiových iónov, čo podporuje energetickú hustotu i rýchlosť nabíjania.
Ešte raz musíme pripomenúť, že nové články s čistou kremíkovou anódou nebudú v elektromobiloch zajtra, o mesiac, ani o rok. A kľudne sa ešte môže stať, že projekt kórejskej univerzity zlyhá v niečom inom. Ak by sa jej ale podarilo dotiahnuť tento výskum do úspešného konca, mohol by to byť skutočný prielom a obrovský technologický skok pri ceste za zázračnou batériou.
zdroj: Autobild.de
