Vyvíja batérie budúcnosti: Prvý prototyp by sme mohli mať do konca roka

Vysvetľuje chemička Andrea Straková.

Chemička Andrea Straková Fedorková.Chemička Andrea Straková Fedorková.(Zdroj: FOTO SME - JOZEF JAKUBČO)

Pomáha zistiť, ako urobiť batérie budúcnosti čo najstabilnejšími. Chemička ANDREA STRAKOVÁ FEDORKOVÁ z Katedry fyzikálnej chémie Prírodovedeckej fakulty na Univerzite Pavla Jozefa Šafárika v Košiciach je jednou z laureátok druhého ročníka L´Oréal-UNESCO Pre ženy vo vede 2018.

Výskumom materiálov pre lítiové batérie chce zlepšiť najmä životnosť batérií lítium-síra, ktoré by sa mali využívať v elektromobiloch či robotoch.

Získali ste ocenenie za projekt vývoja novej generácie batérií na báze lítium-síra. V čom sú súčasné lítium-iónové batérie zlé?

"V prvom rade obsahujú ťažké kovy. Ich problém je, že jednak sa ťažia v krajinách mimo Európy a ich recyklácia je problematická a drahá.

Batérie by sa mali využívať nielen v elektromobiloch, ale aj v stacionárnych aplikáciách, v robotizácii a v celej štvrtej priemyselnej revolúcii, ktorá teraz nastáva.

Dopyt po batériách sa preto bude výrazne zvyšovať a preto nastane problém s recykláciou."

Batérie lítium-síra tento problém nemajú?

"Výhodou týchto batérií je, že využívajú síru a uhlík ako hlavný katódový materiál. Čiže sú to biogénne prvky, ktoré sú ľahko dostupné a ľahko sa recyklujú.

Ich ďalšou veľkou výhodou je, že majú oveľa väčšiu kapacitu. Teoreticky je to až desaťnásobne viac, prakticky sa vieme dostať na štvor- až päťnásobné zvýšenie kapacity oproti dnešným typom."

Takže dlhšie vydržia?

"Áno. Alebo by vydržali rovnako dlho s tým, že by boli päťkrát menšie, ľahšie. Zmenšovať batérie nám dovoľuje najmä vývoj v nanotechnológiách."

Vravíte, že sa batérie budú využívať v štvrtej priemyselnej revolúcii. Nahradia aj batérie v mobiloch či iných zariadeniach, ktoré používame denne?

"Samozrejme, môžu ich nahradiť. Batérie lítium-síra sa môžu využívať aj v malých zariadeniach či počítačoch.

Otázna je potom výroba. Ale to je skôr problém veľkých výrobcov, ktorí môžu mať problém so zmenou výrobnej technológie či liniek."

Aká je vaša úloha pri vývoji batérií lítium-síra?

"Zameriavame sa jednak na chemickú syntézu katódových materiálov, čiastočne aj anódových. Takisto elektrolyt musí byť iný, než sa používal doteraz.

Skladáme rôzne poločlánky, čiže batériu, kde máme len katódu alebo anódu. Na záver sa dá urobiť malý testovací článok s reálnou katódou a anódou. Ale naším cieľom je vyrobiť aj malé prototypy, ktoré potom budeme testovať na bezpečnosť."

Ako ich budete testovať?

Veľkou výhodou týchto batérii je, že majú oveľa väčšiu kapacitu. Teoreticky je to až desaťnásobne viac, prakticky sa vieme dostať na štvor- až päťnásobné zvýšenie kapacity oproti dnešným typom.

"Budeme robiť rôzne skraty či testy prepichnutím."

V akej fáze vývoja prototypu ste?

"Momentálne finalizujeme materiály, ktoré v prototypoch budú.

Koncom tohto roka by sme mali mať prvé menšie prototypy."

Máte dohodnutú aj nejakú spoluprácu, kde sa vaše batérie potom budú používať?

"Spoluprácu máme na Slovensku v Bratislave s firmou, ktorá má elektrické autá. Robíme tiež so zahraničnými firmami, ktoré sa tiež venujú vývoju materiálov a ich testovaniu. Časť meraní si robíme sami a časť je nutné urobiť aj na pracoviskách mimo."

Doposiaľ sa však batérie lítium-síra nevyužívajú komerčne.

"Reálne batérie sa stále nepredávajú preto, že nie sú vyriešené ešte niektoré problémy."

Aké?

"Ich životnosť je stále problematická. Síra reaguje iným spôsobom, ako prebiehajú reakcie v dnešných batériách.

Batéria si počas prvých nabíjacích cyklov udrží svoju kapacitu, ale potom po približne sto cykloch rapídne klesá. Práve to riešime, aby sme životnosť zvýšili."

Ako tento problém so životnosťou vzniká?

"Lítium reaguje so sírou, čiže dochádza priamo k chemickej reakcii. V bežných batériách sa lítiové ióny len presúvajú, vsúvajú sa do kryštalickej mriežky oxidov kovov."

Je možné tieto problémy vyriešiť?

"Určite áno, vidíme to aj na výsledkoch našich meraní. Samozrejme, musíme ich doladiť a nájsť správnu kombináciu materiálov.

Pretože čím viac síry je v batérii, tým je lepšia, ale aj rýchlejšie sa znehodnocuje. Ak dáme do batérie veľa prídavných vodivých látok, napríklad uhlíka, tak čiastočne stratíme kapacitu, ale zlepšíme životnosť."

Kedy budú batérie lítium-síra dostupné komerčne?

"Do piatich rokov by mohol byť prvý funkčný prototyp v zahraničí. Robili by prvé testy v reálnych elektromobiloch."

Je dôležité, aby boli vo výskumných kolektívoch aj ženy aj muži.

Aký dojazd by mohlo mať takéto auto?

"Závisí to od požiadaviek výrobcu. Keď ide o menšie autá, ktoré jazdia len po meste, tak by mohlo hrať úlohu to, že batéria bude malá, ale dojazd zostane 150 kilometrov ako v súčasnosti. Ak rátame s batériou rovnakej veľkosti, ako sa používa teraz, dojazd by sa mohol minimálne strojnásobiť."

Čo vás inšpirovalo k tomu stať sa vedkyňou?

"Vždy ma bavili skôr prírodovedné predmety a technické veci. Keď som študovala na vysokej škole chémiu, nebola som pevne presvedčená, že zostanem robiť vedu a výskum.

Po niekoľkých zahraničných pobytoch a spoluprácach som zistila, že ma to baví. Baví ma vedecká časť aj písanie článkov, učebníc, ako aj administratíva."

Prečo je podľa vás dôležité inšpirovať dievčatá, aby šli do vedných odborov?

"Je dôležité, aby boli vo výskumných kolektívoch aj ženy, aj muži. Netvrdím, že to musí byť pol na pol.

No aj v tých technických smeroch je ženský pohľad trochu iný ako mužský, čo môže mať pre riešenie problematiky veľký prínos. Vidím to aj na vlastných skúsenostiach."

Na spracúvanie osobných údajov sa vzťahujú Zásady ochrany osobných údajov a Pravidlá používania cookies. Pred zadaním e-mailovej adresy sa, prosím, dôkladne oboznámte s týmito dokumentmi.

Najčítanejšie na SME Tech

Inzercia - Tlačové správy

  1. Štefánka by Pulitzer
  2. Šesťročné dlhopisy teraz s výnosom až 7 % p.a.
  3. Trápi vás chrípka alebo prechladnutie? Vieme, ako s nimi zatočiť
  4. Reportáž: Takto sa na Slovensku vyrábajú cestoviny
  5. Zážitky z Pobaltia: Objavte Tallinn a Rigu
  6. Darček, s ktorým si na vás spomenie 365 dní v roku
  7. Šanca pre mladé talenty z oblasti umenia, vedy či športu
  8. Predpremiéra vynoveného VW Passat: Viac IQ, viac online
  9. Top destinácie a hotely na exotickú dovolenku v zime
  10. Stotisíc ľudí rozhodlo: Nadácia banky rozdelí štvrť milióna eur
  1. Na Slovensku sa vydáva najviac učiteľských preukazov
  2. Prihlásili ste sa ako dobrovoľník na Olympiádu v Tokiu?
  3. Šesťročné dlhopisy teraz s výnosom až 7 % p.a.
  4. Štefánka by Pulitzer
  5. Počuli ste už o integrovane pestovanej zelenine?
  6. Konferencia - EU support for research
  7. Slovensko má zasiahnuť robotizácia
  8. Viete, aké sú najlepšie možnosti sporenia pre mladých?
  9. Trápi vás chrípka alebo prechladnutie? Vieme, ako s nimi zatočiť
  10. Hitem jsou cyklopočítače Mio - pro zábavu i výkon
  1. Premýšľate o aute do 10 000 eur? Poradíme vám, ako nenaletieť 24 605
  2. Reportáž: Takto sa na Slovensku vyrábajú cestoviny 18 985
  3. Zážitky z Pobaltia: Objavte Tallinn a Rigu 7 599
  4. Darček, s ktorým si na vás spomenie 365 dní v roku 7 042
  5. Trápi vás chrípka alebo prechladnutie? Vieme, ako s nimi zatočiť 6 848
  6. Štefánka by Pulitzer 5 358
  7. Čo sa stalo s mojimi úsporami v druhom pilieri? 5 321
  8. Predpremiéra vynoveného VW Passat: Viac IQ, viac online 3 497
  9. Je lepšie menučko, alebo domáca strava? Týždeň sme varili doma 3 437
  10. Šesťročné dlhopisy teraz s výnosom až 7 % p.a. 2 994

Téma: Nanotechnológie


Článok je zaradený aj do ďalších tém Chémia, Elektromobily

Hlavné správy zo Sme.sk

Píše Martin Kugla

Prezidentskú kampaň vyhrávajú extrémisti

Krajne pravicoví kandidáti majú v prieskumoch hrozivé výsledky.

Špeciálne Dobré ráno

Špeciálny podcast: Keď prišla správa, že zavraždili novinára

Čo sa za rok od vraždy zmenilo.

Neprehliadnite tiež

Virtuálna realita PlayStation VR od Sony predstavuje najlepší spôsob, ako si technológiu vyskúšať.
Podcast Klik

Klik: Ako tučný Samsung poskladá trh s mobilmi

Komentovaný prehľad technologických správ.

Podcast Klik denníka SME.
Kôň s plachtou so zebrím vzorom.
Virtuálna realita v podaní PlayStation VR.