Zvětšit obrázek

Už to sviští. 3D nanopórové elektrody při práci. Kredit: Beckman Institute/University of Illinois.

Zvětšit obrázek

William P. King. Kredit: L. Brian Stauffer, University of Illinois.

Pokud bychom hledali jednu jedinou věc, která brzdí technologický rozvoj a otravuje celou civilizaci, pak by žhavým kandidátem byly elektrické baterie. Potřebujeme je skoro do každého přístroje či stroje, přitom ale už velice dlouho čekáme na zásadní technologický průlom, který by přijatelným způsobem zlepšil jejich parametry. Výzkumné týmy se o to intenzivně snaží na mnoha frontách. Přesto se zásadní průlom v technologii baterií objeví jen velice vzácně.

Alessandro Volta sestavil první elektrický článek – Voltův sloup – už v roce 1799. Od těch dob se ale baterie ve skutečnosti moc daleko nedostaly. Podle odborníků je v tomto oboru nejmladším průlomovým vynálezem lithium iontová baterie, která byla navržena v roce 1960 a na trhu je k dispozici od roku 1991. A to je už doopravdy ostuda. Mohla by teď situaci zachránit nanotechnologie?

Zajímavé řešení nedávno na stránkách časopisu Nature Communications předvedl tým Williama Kinga z Illinojské univerzity v Urbana-Champaign, kteří údajně vyvinuli mikrobaterie úžasných vlastností. Tyto baterie o rozměrech několika milimetrů údajně strčí do kapsy i ty nejlepší superkapacitory dneška. Mobil s takovou baterií nastartuje auto s vybitou autobaterií. Zároveň jde o dobíjející baterii, které se dobije tisíckrát rychleji, než současné baterie, tedy téměř mrknutím oka.

Podle Jamese Pikula, prvního autora zmíněné publikace jsou současné baterie obvykle postaveny před volbu, zda budou mít dlouhou výdrž a uskladní hodně energie, při současném obětování výkonu, anebo naopak.

Zvětšit obrázek

Design mikrobaterií se 3D nanopórovými elektrodami. Kredit: Pikul et al. Nature (2013).

Překonat sílu tohoto principu „něco za něco“, proklínaného v odborném jazyku jako trade-off, není vůbec snadné. Kingovi a spol. se to teď podle všeho docela povedlo. Jejich baterie nabízejí slušné napětí i výdrž. Tajemství jejich moci je přitom samozřejmě v mikroarchitektuře. Mají trojrozměrné elektrody s nanopóry, přičemž anody jsou ze slitiny niklu a cínu (NiSn) a katody zase z lithiovaného oxidu manganičitého (LiMnO2). Jak anody tak i katody jsou uspořádané v trojrozměrném lešení z niklu.

Zvětšit obrázek

Allesandro Volta by byl jistě pyšný. Kredit: volně dostupné dílo, Wikimedia Commons.

Pokud to není fáma anebo nenastanou nečekané obtíže, tak zřejmě stojíme před zásadním technologickým zvratem. Podle Pikula v tomto případě nejde jenom o nějaké vylepšení stávajících technologií. Je to prý rozboření stávajícího světa zaběhlých zdrojů energie, které umožní vývoj zcela nových, doposud jen obtížně představitelných věcí. King a spol. teď vylaďují nové baterie pro spolupráci s elektronikou a především hledají použitelnou technologii jejich průmyslové výroby při co nejnižších nákladech. Držme jim palce, co to jen půjde!

Literatura

University of Illinois News 16.4. 2013, Nature Communications 4: 1732.