Samsung představil polovodičovou baterii, která kombinuje vysokou hustotu energie (942 Wh/L) s dlouhou životností (1 000 cyklů). Studie byla publikována v jednom z předních světových vědeckých časopisů Nature Energy.
Tento vakový bateriový článek používá pevný elektrolyt a lithiovou kovovou anodu (kompozitní vrstva stříbro-uhlík), což jej odlišuje od současných běžných baterií, které používají kapalné elektrolyty a grafitové/křemíkové anody.
Nejnovější pokroky v technologii baterií byly dosaženy vylepšením katod. Je hezké konečně vidět nějaké solidní pokroky, kterých bylo dosaženo v oblasti anody a elektrolytu.
Podívejme se na tiskovou zprávu.
Dne 9. března v Londýně představili vědci z Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT) a Samsung R&D Institute Japan (SRJ) studii o vysoce výkonných, trvanlivých polovodičových bateriích společnosti Nature Energy, jedné z přední světové vědecké časopisy.
Ve srovnání s široce používanými lithium-iontovými bateriemi, které využívají kapalné elektrolyty, plně pevné baterie podporují větší hustotu energie, což otevírá dveře pro větší kapacity, a využívají pevné elektrolyty, které jsou prokazatelně bezpečnější. Lithium-kovové anody, které se často používají v polovodičových bateriích, jsou však náchylné ke spuštění růstu dendritů 1 což může způsobit nežádoucí vedlejší účinky, které snižují životnost a bezpečnost baterie.
K překonání těchto efektů výzkumníci společnosti Samsung navrhli jako anodu poprvé použít kompozitní vrstvu stříbro-uhlík (Ag-C). Tým zjistil, že začlenění vrstvy Ag-C do prototypového pouzdra umožnilo baterii podporovat větší kapacitu, delší životnost cyklu a zvýšit její celkovou bezpečnost. Ultratenká nanokompozitní vrstva Ag-C o tloušťce pouhých 5 µm (mikrometrů) umožnila týmu snížit tloušťku anody a zvýšit hustotu energie až na 900 Wh/l. Umožnilo jim to také vyrobit jejich prototyp přibližně o 50 procent objemově menší než běžná lithium-iontová baterie.
Očekává se, že tento slibný výzkum napomůže rozvoji elektrických vozidel (EV). Prototyp pouzdra, který tým vyvinul, by umožnil elektromobilu ujet až 800 km na jedno nabití a má životnost více než 1 000 nabití.
Jak vysvětlil Dongmin Im, mistr v laboratoři SAIT's Next Generation Battery Lab a vedoucí projektu, „Produkt této studie by mohl být základní technologií pro bezpečnější a vysoce výkonné baterie budoucnosti. Do budoucna budeme pokračovat ve vývoji a zdokonalování materiálů a výrobních technologií polovodičových baterií, abychom pomohli posunout inovace baterií pro elektromobily na další úroveň.“
Úplná studie nám poskytuje více podrobností než tisková zpráva.
Nejdůležitější:
SoH (State of Health) se používá k měření udržení kapacity baterie.
S tímto druhem objemové hustoty energie by BMW i3, které v současnosti používá bateriové články NCM 622 od Samsungu SDI, mohlo získat 89,9 kWh baterii a přibližný dojezd WLTP 660 km. Stále by měl dojezd 627 km po 386 100 km [(660 + 627) / 2 x 600] a 587 km po 623 700 km [(660 + 587,4) / 2 x 1 000].
Samsung pro tuto studii použil katodu NCM, která je v dnešní době velmi běžná. Pevné elektrolyty a lithiové kovové anody lze však také kombinovat s katodami bez kobaltu, jako je LFMP nebo LiFePO4, jak můžeme vidět v jiné studii.
Konečně je také skvělou zprávou, že technologie polovodičových baterií se zdá být blíže k dosažení výroby, než se v roce 2016 očekávalo, jak můžeme vidět z níže uvedeného plánu pro baterie.
Technologické workshopy BMW Group – E-Mobility v prosinci 2016
Jak se nyní věci ubírají, zdá se, že v ne tak vzdálené budoucnosti dostaneme polovodičové baterie s lithiovými kovovými anodami v kombinaci s vysokoenergetickými hustými katodami (NCMA) a bezkobaltovými katodami (LFMP).
Můžete si přečíst celý článek publikovaný na Nature Energy s odemčeným odkazem Sci-Hub níže.
