Baterie pro elektromobily, která nehoří, ale sama se uhasí

Problémem elektromobilů jsou jejich baterie. Pokud začnou hořet, nedá se požár téměř uhasit. Takže existuje poptávka po méně hořlavých či nejlépe úplně nehořlavých bateriích. A vědci nabízejí možnosti, jak poptávku naplnit.

V elektromobilech, ale také ve spotřební elektronice nebo při skladování energie v rozvodných sítích se zpravidla používají lithium-iontové baterie. To jsou v současné době nejšikovnější a také nejmódnější akumulátory pro tyto účely. Energie se v nich přenáší v podobě lithiových iontů (tedy atomů lithia zbavených elektronu) proudících mezi elektrodami.

Lithiové ionty putují mezi oběma elektrodami tekutinou, která se jmenuje elektrolyt a v tomto případě ji tvoří lithiová sůl v organickém rozpouštědle. Jenže organické molekuly jsou bohužel vysoce hořlavé.

„Bílé zlato“ ztrácí lesk. Vyplatí se kutat lithium pod Cínovcem?

Trhy

Lithium, kobalt, nikl a měď jsou kovy, bez nichž se neobejde výroba bateriových článků do elektromobilů, solárních článků ani větrných turbín. Země, které mají jejich těžbu pod palcem, si v éře nastupující elektromobility a transformace celého energetického odvětví malovaly pohádkové zisky. Pak ale přišlo něco nečekaného. Loni ceny těchto kritických nerostných surovin zažily mimořádný sešup. Nejhůře dopadlo lithium, jehož největší evropské naleziště je pod Cínovcem v Krušných horách.

Zdeněk Pečený

Přečíst článek

Nebezpečné změny teploty

Teplota baterie se přirozeně mění při nabíjení a vybíjení a také s ohledem na to, jaké horko je venku. Pokud se akumulátor nadměrně rozehřeje, teplo uvnitř může spustit kaskádu nežádoucích chemických reakcí, které uvolňují další teplo. Hořlavé organické rozpouštědlo v elektrolytu při tom zvyšuje riziko, že se baterie protrhne, vzplane nebo exploduje.

Riziko se objevuje i při příliš rychlém nabíjení lithium-iontových baterií. Při tom se mohou na anodě vytvořit tenké jehličky (dendrity), které dokážou proniknout až k druhé elektrodě, baterie tím zkratuje a přehřívá se.

Požár baterie sice není rizikem, které by bylo na pořadu každý den (ostatně i auto se spalovacím motorem může při poruše elektroinstalace shořet). Nicméně i tak je hodně nebezpečný, protože hořící akumulátor si udržuje vysokou teplotu a hoří dlouho. Uhasit jej je téměř nemožné.

Patent českého vědce může změnit budoucnost vodíkové dopravy

Zprávy z firem

Díky patentu českého vědce může výroba součástek pro vodíkové elektromobily vyžadovat až desetkrát méně platiny. Vladimír Matolín z Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy udělal průlom ve vývoji katalyzátorů palivových článků vodíkových aut, uvedly ministerstvo průmyslu a obchodu (MPO) a Česká vodíková technologická platforma (HYTEP).

ČTK

Přečíst článek

Hledání mezi existujícími možnostmi

S nápadem, jak vznícení baterie zabránit, nyní přišel v odborném periodiku Nature Sustainability vědecký tým, v němž se sešlo šest vědců z čínských univerzit a jeden v Indii narozený americký občan, který je profesorem fyziky na univerzitě v USA.

Výzkumníci hledali možnosti, jak v elektrolytu v baterii nahradit hořlavé organické molekuly kapalinou, která by stejně dobře přenášela ionty, ale nedala se zapálit. Badatelé měli na zřeteli možné praktické využití, a tak nevymýšleli materiál úplně nový. Zkoumali, které z existujících už vyráběných a cenově dostupných sloučenin by se k tomu mohly hodit.

Dceřiná společnost Volkswagenu pracuje na průlomové baterii pro elektromobily

Zprávy z firem

Společnost PowerCo, která je bateriovou divizí automobilky Volkswagen, zaznamenala slibné výsledky v testech prototypu tzv. solid-state baterie pro elektromobily amerického partnera QuantumScape.

ČTK

Přečíst článek

Objev v katalogu chemických výrobků

Většina známých nehořlavých organických rozpouštědel obsahuje fluor a fosfor, které jsou drahé a nemusí mít dobrý vliv na životní prostředí. Výzkumníci je zavrhli. Ale mezi komerčně vyráběnými chladicími kapalinami, které se běžně používají v hasicích přístrojích, v údržbě elektroniky a v čisticích systémech elektronice, vědci našli vhodné kandidáty. Nakonec se rozhodli pro kapalinu zvanou Novec 7300, jež má nízkou toxicitu, je nehořlavá a ekologicky přijatelná.

S využitím této kapaliny vyrobili elektrolyt, který vyzkoušeli nejen v lithium-iontových bateriích, ale zejména v bateriích, v nichž je drahé lithium nahrazeno levnějším draslíkem.

A skutečně: nový elektrolyt v bateriích – zatím tedy v laboratorních podmínkách – dobře odváděl teplo a účinně hasil uvnitř vzniklé ohně. Tyto baterie úspěšně prošly i drastickou běžně používanou metodou, při níž se akumulátor prorazí nerezovým hřebíkem, což simuluje vnitřní zkrat a může způsobit požár. V tomto případě hřebíky akumulátor prorážely, ale oheň nevznikl.

Do popředí se dere levný sodík. V bateriích by mohl nahradit drahé lithium

Enjoy

Poptávka po kvalitních nabíjecích bateriích, ať už v mobilních telefonech nebo elektromobilech, zvyšuje zájem o lithium, které je jejich nejdražší součástí. Výzkumníci tedy samozřejmě zkoumají možnosti jeho nahrazení. V posledních měsících se do popředí prodírá sodík. Jeho razantní tažení právě teď přichází z Číny.

Josef Tuček

Přečíst článek

Teď se ukáže

Výzkumníci říkají, že budou baterie pro elektromobily dále zkoumat a přidají i takové, v nichž je cenné lithium nahrazeno nejenom draslíkem, ale i sodíkem, hliníkem nebo zinkem, protože i na tom dnes vědci ve světě pracují. Chtějí mít jistotu, že jejich elektrolyt může fungovat v jakémkoli akumulátoru.

Odborný článek zmíněných vědců byl publikován toto pondělí. Není proto ještě zdaleka jasné, jestli se jejich nápad ujme, anebo se v něm najde nepřekonatelná trhlina. Možná všechno přebije nějaká jiná výzkumná skupina s ještě lepší myšlenkou. Podstatné však je, že problémy elektromobilů se daří úspěšně řešit.

Minerál vytvořený v laboratoři otevírá nové možnosti materiálovému inženýrství

Zprávy z firem

Výzkumníci vyřešili záhadu vzniku jednoho zajímavého minerálu, v laboratoři dokázali řídit jeho utváření, a nabízejí tak možnosti lepší výroby materiálů pro polovodiče, solární panely a další technologie.

Josef Tuček

Přečíst článek