Čínští vědci učinili významný průlom v technologii lithium-iontových baterií a dosáhli energetické hustoty 700 watthodin na kilogram (Wh/kg). Tento pokrok řeší dlouhodobá omezení v chemii elektrolytů a potenciálně mění oblast skladování energie pro elektrická vozidla, letecký průmysl a aplikace pro nízké teploty.
Překonávání stávajících omezení
Tradiční lithium-iontové baterie se spoléhají na karbonátové estery jako rozpouštědla pro soli lithia. Přestože jsou tato rozpouštědla účinná, mají nevýhody: vyžadují velké objemy, zabraňují dalšímu zvyšování hustoty energie a jejich silná interakce s ionty lithia zpomaluje přenos náboje, zejména v chladných podmínkách (kde výkon klesá pod -50 °C).
Aby se tyto problémy vyhnuly, výzkumný tým vedený profesorem Zhao Qingem (Nankai University), akademikem Chenem Junem a výzkumníkem Li Yongem (Shanghai Space Energy Source Institute) vyvinul novou třídu elektrolytů využívajících fluorovaná uhlovodíková rozpouštědla. Tato rozpouštědla poskytují účinnější rozpouštění solí lithia se zlepšenou smáčitelností a snižují celkový objem elektrolytu. Slabší interakce mezi lithiem a fluorem také urychluje přenos náboje i při extrémně nízkých teplotách.
Klíčové výsledky a výkon
Nové lithium-iontové baterie dosahují 700 Wh/kg při pokojové teplotě, což je výrazný nárůst oproti současným komerčním nabídkám. Zásadní je, že si udržují výkon kolem 400 Wh/kg při -50 °C, čímž řeší hlavní problém s výkonem u baterií používaných v drsných klimatických podmínkách.
Podle profesora Zhao Qinga se inovace zaměřuje na manipulaci s elektronovou hustotou fluoru a strukturou molekul rozpouštědla, aby se optimalizovalo rozpouštění solí lithia. Tento přístup umožňuje získat baterie jak s vysokou hustotou energie, tak s vynikající odolností vůči nízkým teplotám.
Důsledky a kontext
Tento výzkum je významný, protože dnešní pokročilé baterie, jako je řada Qilin od CATL, dosahují na systémové úrovni vrcholu kolem 250–255 Wh/kg. Přestože údaj 700 Wh/kg pravděpodobně odkazuje na samotný článek, představuje významný krok nad možnosti současné technologie. Ve skutečnosti má mnoho vyvíjených polovodičových baterií v současnosti potíže s překročením hranice 400 Wh/kg.
Závěr je jasný: tento výzkum účinně posunul energetickou hustotu tradičních lithium-iontových baterií do oblasti pokročilých polovodičových alternativ.
Pokud se tato inovace podaří efektivně škálovat, mohla by výrazně zvýšit dojezd a výkon elektrických vozidel, pohánět další generaci robotiky a otevřít nové příležitosti pro letecký a kosmický průmysl a extrémní prostředí. Vývoj zdůrazňuje rostoucí dominanci Číny v technologii baterií a naznačuje potenciální posun na globálním trhu skladování energie.
