Biomorfní baterie: ideální pro miniaturní roboty a možná jednou i nahradí lithium-iontovou technologii

Dnes baterie pohánějící roboty zabírají jen zhruba 20 % jejich objemu a hmotnosti. To se jeví jako výrazná překážka při snahách o miniaturizaci těchto zařízení nebo v případě mobilních prostředků, jako jsou drony. Inspiraci pro chytré řešení našli vědci v živočišném tuku.

Nové dobíjecí zinkové baterie vyvinuté týmem vedeným odborníky z Michiganské univerzity se stejně jako tukové polštáře u zvířat a lidí rozprostírají po různých částech struktury robota. Tím se šetří místo, nová technologie ještě k tomu poskytuje i více energie, a to prý až mnohonásobně.

Žádná jiná známá strukturální baterie se nemůže, pokud jde o objemovou hustotu energie, srovnávat s dnešními nejvyspělejšími lithiovými bateriemi,“ prohlašuje vedoucí výzkumu Nicholas Kotov. O jejich vědecké práci ovšem tvrdí: „Abychom tuto technologii překonali, vylepšili jsme naši předchozí verzi strukturální zinkové baterie v 10 různých ohledech – některé z nich vykazují až 100násobné nárůst.“

Teprve začátek

Právě kombinace vyšší objemové hustoty energie a toho, že na výrobu baterie jsou třeba méně nákladné materiály, umožnila podle webu Science X už nyní zdvojnásobit dojezd robotů užívaných k přepravě. A to je prý teprve začátek.

Odhadujeme, že výkonová kapacita robotů by se v porovnání s těmi užívajícími lithium-iontové baterie mohla zvýšit až 72krát, pokud by i jejich vnější části byly nahrazeny zinkovými bateriemi,“ tvrdí Mingqiang Wang, jeden z autorů studie zapojený do Kotovova výzkumu.

Převratná baterie funguje na principu reakce hydroxidových iontů se zinkovými elektrodami a za přístupu kyslíku, to vše se děje přes elektrolytickou membránu. Ta je složená z aramidových nanovláken, která jsou běžnou součástí kevlarových vest, a polymerového gelu na bázi vody.

Zatím jen 100 cyklů

Velkou výhodou zinkových baterií je, že se vyrábějí z levných, hojně rozšířených a netoxických materiálů – jsou tedy šetrnější k přírodě. Polymerový gel i aramidová nanovlákna nejsou na rozdíl od složek obsažených v lithium-iontových bateriích tak hořlavé. Nanovlákna navíc můžeme snadno získávat upcyklací z použitých neprůstřelných vest.

Nedostatkem potenciálně zajímavé technologie je, že prozatím zinkové baterie vydrží v plné kapacitě jen při 100 cyklech nabíjení. Lithium-iontové články je tak v tomto směru převyšují až pětinásobně. Zinek totiž postupně vytváří výstupky, které poškozují membránu mezi elektrodami. Proto nyní vědci pracují na vývoji silnější sítě aramidových nanovláken.



Další články k tématu: Aktuality