Sľubné vápnikové batérie budú lacnejšie a bezpečnejšie ako lítiovo-iónové batérie

Napriek tomu, že lítium je pomerne vzácny prvok, stále ide o dominujúci materiál v technológii nabíjateľných batérií. Vápnik je 2500-krát hojnejší ako lítium, ale dosiaľ bolo ťažké ho použiť v batériách, ktoré môžu fungovať pri izbovej teplote. Tím čínskych výskumníkov teraz navrhuje nový dizajn pre vápnikovo-kyslíkové (Ca-O₂) batérie s vyššou účinnosťou. Táto technológia by jedného dňa mohla nahradiť lítiovo-iónové batérie, čo prinesie významné zlepšenia pre životné prostredie.  

Vápnikovo-kyslíkové batérie môžu teoreticky poskytnúť vysokú energetickú kapacitu, tvrdí štúdia publikovaná v časopise Nature, ale nabíjateľnú Ca-O₂ batériu fungujúcu pri izbovej teplote sa doteraz nepodarilo dosiahnuť. Zložité chemické procesy prebiehajúce medzi týmito dvoma prvkami nie sú dostatočne stabilné a výskumníci museli nájsť nový elektrolyt, ktorý by podporil efektívnejší cyklus nabíjania a vybíjania energie.

Tím vytvoril kvapalný elektrolyt, ktorý by mohol pracovať s týmito dvoma prvkami, pričom sa doň zmestí „vysoko reduktívna vápniková kovová anóda“ a dikyslík (dvojatómová molekula kyslíka – O₂). Výskumníci vysvetľujú, že nová batéria je založená na vysoko reverzibilnej dvojelektrónovej redoxnej reakcii (chemická reakcia, pri ktorej sa menia oxidačné stavy reaktantov), ktorá dokáže vytvoriť chemicky reaktívny peroxid vápnika (CaO₂) ako produkt vybíjania.

Po objavení funkčnej chemickej reakcie na báze CaO₂ sa tím pokúsil prispôsobiť nový dizajn batérie aplikáciám nositeľnej elektroniky. Technológia je stabilná na vzduchu aj pri ohnutí od 0 do 180 stupňov a možno ju premeniť na ohybné vlákna. Pomocou komerčného pletacieho stroja výskumníci utkali svoju technológiu do flexibilných batériových textílií. Podľa čínskeho tímu by sa nová konštrukcia vápnikovo-kyslíkovej batérie mohla použiť v nositeľných systémoch novej generácie a predstavovať udržateľnejšiu alternatívu ku konštrukciám na báze lítia.

Očakáva sa, že vápnikové batérie budú lacnejšie a bezpečnejšie ako lítiovo-iónové batérie a zároveň budú poskytovať „porovnateľnú“ energetickú kapacitu. Nabíjateľná vápnikovo-kyslíková batéria je však stále v štádiu overovania koncepcie. Tieto batérie majú stále nízku energetickú účinnosť, čo znamená, že na ich nabitie treba oveľa viac energie v porovnaní s tým, čo dokážu dodať zariadeniu.

Zdroj: techspot.com.