Vývojový tým z Fyzikálního ústavu a Ústavu fyzikální chemie Jaroslava Heyrovského Akademie věd ČR zveřejnil podrobnosti o svém prototypu experimentální vysokonapěťová a nehořlavá baterie. Ta je založena na principu vodné baterie, když využívá slanou vodu, zinek a grafit. To jsou materiály, které mají být velmi dobře recyklovatelné a jsou levné.
„Vodné baterie byly představeny již dříve, ale jejich rozmachu bránila relativně nízká kapacita a napětí. Našemu týmu se podařilo tento problém vyřešit tím, že jsme do roztoku vody přidali velké množství chaotropní soli chloristanu zinečnatého,“ sdělil vedoucí týmu Jiří Červenka, který pracuje ve Fyzikálním ústavu AV.
Vliv zmíněné chaotropní soli na vlastnosti vodných roztoků studoval před více než 130 lety pražský německý chemik Franz Hofmeister.
Princip baterie je podle vědců založen na transportu dvou rozdílných iontů, dvojmocném zinku a jednomocném chloristanu. Dvojmocný zinek má v porovnání s jednomocným lithiem výhodu, že může při nabíjecím a vybíjecím procesu přenášet dva elektrony na atom a díky tomu může mít teoreticky větší kapacitu než lithium při stejném objemu.
Podle výzkumníků baterie vydrží 500 cyklů vybití a opětovného nabití a má kapacitu srovnatelnou s komerčními nikl-metal hydridovými bateriemi. Zároveň je vyrobena z velmi levných materiálů.
„Dosažené napětí je srovnatelné s napětím, kterého dosahují organické elektrolyty v komerčních lithiových bateriích. Nespornou výhodou našeho elektrolytu je vysoká vodivost, která na rozdíl od organických elektrolytů významně neklesá ani za nízkých teplot,“ popsal vědec.
„Dosavadní testy prokázaly, že experimentální vodná baterie dosahuje kapacitu okolo 45 mAh/g a výstupní napětí 2 V a vydrží 500 cyklů vybití a opětovného nabití, aniž by její výkonnost citelně klesla,“ rozvíjí podrobnosti vědci. Pro srovnání, baterie typu LiFePO4 (LFP), které se používají například jako úložiště energie ze solárních elektráren, mají hustotu kolem 150mAh/g.
Právě v této oblasti by se podle svých tvůrců mohla nová baterie prosadit. Podle odborníků je ukládání elektřiny vyrobené v solárních a větrných elektrárnách jednou z velkých výzev současné vědy. Ačkoliv existuje řada inovativních typů baterií, většina se nehodí pro vysokokapacitní ukládání elektřiny, zejména kvůli vysoké ceně.
Výzkumníci vidí velkou výhodu patentované novinky v tom, že baterie nehoří a nemůže vybuchnout, neboť má nehořlavý elektrolyt. To je podle vědců zásadní rozdíl oproti nyní nejpoužívanějším Li-ion bateriím.
„Domnívám se, že po důkladné optimalizaci této baterie je ještě možné významně navýšit její kapacitu,“ podotkl Červenka. „Nyní se zaměříme především na vysokokapacitní baterie s ionty, které mohou mít v principu vyšší kapacitu než lithiové baterie. V nedávné době jsme na podobném principu sestavili hliníkovou vodnou baterii, která se jeví také jako velmi slibná,“ uzavírá fyzik.
Tým si technologii patentoval v rámci lucemburského a evropského patentu. Výsledky výzkumů publikoval v několika vědeckých časopisech, poslední článek vyšel tento týden v Journal of Materials Chemistry. Nyní tým hledá průmyslové partnery pro další vývoj a uplatnění baterie.
