Vědcům z University of California ve městě Irvine (UCI) se víceméně „náhodou“ podařilo objevit způsob, jak zvýšit tažnou odolnost nanodrátků. Takové nanodrátky by mohly dokázat, aby klasické lithium-iontové baterie vydržely v podstatě věčně.
Výzkumníci se pokoušeli využít nanodrátky v bateriích již roky, neboť jejich vlákna mají spoustu kladů: Jsou tisíckrát tenčí, než lidský vlas, jsou vysoce vodivé, a mají velkou povrchovou plochu pro ukládání a přesun elektronů.
Dosud však pokaždé narazili na problém. Nanodrátky jsou totiž extrémně křehké a nenesou dobře opakované vybíjení a nabíjení. Tento proces je znám jako nabíjecí cyklus, a každá baterie má omezený počet cyklů: U lithium-iontových baterií například časem dojde k nafouknutí a snížení odolnosti, což vede k prasklinkám a postupnému zničení baterie.
Studentka doktorského studijního programu na univerzitě UCI Mya Le Thai vyřešila problém se ztrátou odolnosti tak, že na zlatý nanodrátek aplikovala povlak z oxidu manganičitého. Takto vzniklou součástku následně uzavřela v elektrolytu, vytvořeném z gelu, chovajícím se jako plexisklo. Tato kombinace je, dle vyjádření univerzity, spolehlivá a odolná.
Objev byl zveřejněn ve čtvrtek v prestižním magazínu American Chemical Society’s Energy Letters. Tvrdá práce spolu s jistou dávkou štěstí se v tomto případě vyplatila, říká Reginald Penner, děkan katedry chemie na UCI.
„Mya si jen tak hrála, a celou tuhle věc pokryla velmi tenkou vrstvou gelu a podrobila [baterii] procesu nabíjecího cyklu,“ pokračuje Penner v prohlášení. „Objevila, že díky použití tohoto gelu se může [baterie] vybíjet a zase nabíjet v řádech stovek tisíc použití, a to bez ztráty kapacity.“
„To bylo šílené zjištění,“ dodává, „protože tyto věci typicky ztrácí životnost po pěti, šesti nebo nejvýše sedmi tisících cyklech.“
Výzkumníci se domnívají, že gel funguje jako změkčovadlo pro oxid kovu v baterii, což ho činí ohebnějším, a ten tak nepraská.
Hlavní výzkumnice Mya Le Thai podrobila nanodrátkovou elektrodu nabíjecímu cyklu až dvěstětisíckrát během tří měsíců, a to bez jakékoli ztráty kapacity nebo výkonu a bez poničení samotných nanodrátků.
„Všechny nanádrátkové kondenzátory nyní mohou místo 2000 – 8000 cyklů vydržet minimálně přes 100 000, jen pomocí jednoduché výměny tekutého elektrolytu za gelový,“ vysvětlují ve své studii vědci.
Výsledek? Baterie v počítačích, mobilech, autech a vesmírných lodích by mohly bez problémů vydržet skrze jeden celý lidský život.
„Potažená elektroda udrží svůj tvar mnohem lépe, což ji činí spolehlivějším řešením,“ zakončuje prohlášení. „Tato studie potvrdila, že elektrody v baterii založené na nanodrátcích mohou mít dlouhou životnost, a že je možné je reálně vytvořit.“
PŘEDPLATNÉ
ČLÁNKY DO MAILU