Vědci dokázali vyřešit jeden ze zásadních problémů bránících širšímu používání lithium-sírových baterií

Vědci dokázali vyřešit jeden ze zásadních problémů bránících širšímu používání lithium-sírových baterií

Tzv. lithium-sírové baterie dlouhou dobu přitahují pozornost vědců a inženýrů. Jejich vlastnosti jsou natolik zajímavé, že by mohly nahradit klasické lithiové baterie. Nyní se navíc povedlo překonat jeden zásadní problém.

Lithium-sírové baterie

Vývoj nových typů baterií je nesmírně důležitou součástí našich snah o přechod na ekonomiku založenou na maximálně čisté energii. V současnosti jsou lithiové baterie nejběžnějším a nejpoužívanějším typem, a nacházejí uplatnění prakticky v každém segmentu, včetně dopravy. To ale neznamená, že bychom nechtěli mít k dispozici baterie účinnější, odolnější, s větší výdrží… prostě baterie ve všech směrech lepší. Velmi vysoko je v tomto ohledu ceněn koncept tzv. lithium-sírových baterií (Li-S). Ty samozřejmě z tradičních Li baterií vycházejí, ale mohly by je významně posunout vpřed.

Obecně lze lithium-sírovou baterii popsat tak, že její anodu tvoří lithium nebo sloučenina lithia, zatímco katoda je tvořena strukturou s obsahem síry. Již od 60. let, kdy začaly být první Li-S baterie konstruovány, je zřejmé, že tato kombinace má potenciál poskytovat významně vyšší energetickou hustotu než soudobé Li baterie. Kromě toho mohou být Li-S baterie lehčí a postupný vývoj zajistil, že je umíme zkonstruovat tak, aby fungovaly v širokém teplotním rozsahu (třeba od -40°C do +50°C).

V roce 2008 využilo Li-S baterii např. experimentální evropské solární bezpilotní letadlo Zephyr, které ve své době překonávalo rekordy v době nepřetržitého letu nebo nejvyšší dosažené výšky. Na trhu dnes ale Li-S baterie stále nenajdete. Proč? Pro masové využití má ale tento typ baterie několik nevýhod. Jedná se především o poměrně krátkou životnost, resp. příliš nízký počet nabíjecích cyklů, po které si baterie udrží svoji kapacitu. To se ale podle všeho podařilo překonat vědcům z několika amerických laboratoří.

Nový výzkum překonává překážky

Klíčem k překonání problému je nová struktura katody založená na tzv. hybridní polymerní síti. Tato inovativní chemická struktura minimalizuje nechtěný efekt nazývaný polysulfidové rozpouštění, který je zodpovědný za nižší životnost Li-S baterií. Otevírá se tím cesta k produkci baterií, které posunou tento segment o významný krok vpřed ve smyslu efektivity a využitelnosti baterií v mnoha oblastech.

Cesta k sériové produkci samozřejmě není nikdy přímočará a jako vždy bude záležet na detailech souvisejících s výrobním procesem, jakož i potenciálními zisky i riziky, které to výrobcům přinese. Je nicméně zřejmé, že se stále objevují technická řešení, která budou posouvat limity důležitých technologií a činit je ještě efektivnějšími, robustnějšími a levnějšími.