Najsilnejšia batéria na svete otvára cestu k ľahkým a energeticky úsporným vozidlám

Vedci z Chalmers University of Technology vo Švédsku prichádzajú s novinkou v oblasti štruktúrnych batérií, ktoré nielen skladujú energiu, ale zároveň slúžia ako súčasť konštrukcie zariadenia. Tento prielom by mohol výrazne znížiť hmotnosť elektrických áut, mobilných telefónov, notebookov a ďalších zariadení. Poďme sa pozrieť bližšie na to, čo táto technológia prináša.

• Štruktúrne batérie z uhlíkového kompozitu fungujú ako zdroj energie aj nosná konštrukcia, čo výrazne znižuje hmotnosť a zvyšuje efektivitu zariadenia.
• Elektromobily s touto technológiou môžu dosiahnuť až o 70 % dlhší dojazd vďaka nižšej hmotnosti, zatiaľ čo mobilné telefóny a notebooky môžu byť výrazne ľahšie a tenšie.
• Technológia je stále v laboratórnej fáze, ale spinoff firma Sinonus AB sa zameriava na jej komercializáciu pre spotrebnú elektroniku a automobilový priemysel.

Revolúcia v batériách: ľahšie, odolnejšie a efektívnejšie

Štruktúrne batérie, na ktorých pracujú vedci z Chalmers, ponúkajú celkom nový prístup k energetickým zdrojom. Základom je materiál z uhlíkového kompozitu, ktorý dokáže plniť funkciu batérie aj nosnej časti konštrukcie súčasne.

To znamená, že napríklad v elektrickom aute by bola táto batéria zabudovaná priamo do podvozku vozidla. Odpadá potreba samostatného úložiska energie, čo šetrí miesto a výrazne znižuje hmotnosť celého systému.

Batéria dosahuje energetickú hustotu 30 Wh/kg, čo je síce menej než pri bežných lítium-iónových batériách, ale práve vďaka tomu, že je súčasťou konštrukcie, možno ušetriť energiu potrebnú na pohon ľahšieho vozidla.

Napríklad dojazd elektromobilov by sa mohol zvýšiť až o 70 %. „Investovanie do ľahkých a energeticky efektívnych vozidiel je kľúčové, ak chceme šetriť energiu pre budúce generácie,“ hovorí vedúci výskumu Leif Asp.

Ako funguje batéria inšpirovaná ľudskou kostrou?

Táto nová batéria funguje podobne ako ľudská kostra. Nielenže poskytuje energiu, ale zároveň poskytuje aj pevnosť potrebnú na to, aby udržala zariadenie pohromade.

Uhlíkové vlákna slúžia ako elektródy a zároveň ako nosný materiál. Tieto vlákna, ktoré pôsobia ako zberače prúdu aj aktívny materiál, prispievajú k zníženiu celkovej hmotnosti. Nie je potrebné používať klasické vodiče z hliníka alebo medi, čo opäť znižuje hmotnosť.

Dôležitým krokom vpred bolo nahradenie jadra kladnej elektródy z hliníkovej fólie uhlíkovými vláknami potiahnutými lítium-železo-fosfátom. Výsledkom je vyššia energetická hustota a zároveň zachovanie potrebnej pevnosti pre mechanickú odolnosť.

Čo to znamená pre elektrické autá a elektroniku?

Význam tejto technológie je obrovský, predovšetkým pre priemysel elektrických vozidiel. Výskumy ukazujú, že elektromobily vybavené štruktúrnymi batériami by mohli prejsť až o 70 % dlhšiu vzdialenosť na jedno nabitie. To znamená menšiu závislosť od nabíjacej infraštruktúry a dlhší dojazd, čo ocenia všetci vodiči elektrických áut.

Ďalším odvetvím, ktoré by mohlo z tejto technológie profitovať, je elektronika. Vďaka tejto batérii by mobilné telefóny mohli byť tenké ako kreditná karta a notebooky by vážili len polovicu toho, čo dnes.

Leif Asp uvádza: „Môžeme si predstaviť, že najskôr sa objavia práve tenké telefóny alebo ľahké notebooky, zatiaľ čo pre dopravný priemysel bude potrebných viac investícií, aby technológia splnila ich náročné požiadavky na energiu.“

Ešte dlhá cesta k masovej výrobe

Hoci je táto technológia v pokročilej fáze vývoja, cesta k masovej výrobe ešte nie je úplne pripravená. Štruktúrne batérie sa zatiaľ vyrábajú iba v laboratórnych podmienkach a prechod na veľkovýrobu predstavuje veľkú inžiniersku výzvu. Na vývoj batérie však vznikla aj spinoff firma Sinonus AB, ktorá sa zameria na komercializáciu tejto technológie. Je teda otázkou času, kedy sa táto revolučná batéria začne objavovať v spotrebnej elektronike a automobilovom priemysle.

Čo čaká túto technológiu v budúcnosti?

Vedci z Chalmers University of Technology veria, že vývoj bude pokračovať rýchlo dopredu. Štruktúrne batérie majú potenciál premeniť nielen automobilový priemysel, ale aj letectvo a ďalšie odvetvia, ktoré potrebujú ľahké a efektívne energetické zdroje. Napriek doterajším úspechom však výskumníci vidia ešte priestor na vylepšenie.

„Potrebujeme zvýšiť výkon batérie, aby sme naplnili náročné požiadavky priemyslu,“ hovorí Asp a dodáva, že veľkým prínosom bude aj vyššia bezpečnosť batérie vďaka použitiu polotuhého elektrolytu, ktorý znižuje riziko vznietenia.

Štruktúrne batérie tak predstavujú nielen energetický zdroj budúcnosti, ale aj nádej na výrazné zlepšenie výkonnosti a bezpečnosti moderných technológií.