Môj profil 
Predplatné
Ide o materiály s komplexnou kryštalickou štruktúrou, ktoré pomáhajú zvýšiť rýchlosť lítiových iónov ďaleko prevyšujúcou hodnoty typických elektródových materiálov, čo znamená aj rýchlejšie nabíjanie batérií. Tieto oxidy niób-volfrámu nevedú k vyššej energetickej intenzite pri typických rýchlostiach, ale majú vlastné aplikácie na rýchle nabíjanie. Výsledky výskumu sú uvedené v časopise Nature.
Ťažkosti spojené s výrobou kvalitnejšej batérie zabraňujú rozšíreniu výroby elektrických áut či získavaniu solárnej energie v širšej miere. Tento nový typ batérie by však napomohol ich rozvoju.
V najjednoduchšej forme sú batérie vyrobené z troch komponentov: kladnej elektródy, zápornej elektródy a elektrolytu. Keď sa batéria nabíja, z kladnej elektródy sa extrahujú lítiové ióny a prechádzajú kryštálovou štruktúrou a elektrolytom na zápornú elektródu, kde sú uložené. Čím rýchlejšie sa tento proces vyskytuje, tým rýchlejšie je batéria nabitá.
Preto sa vedci obvykle snažia zmenšiť častice a ich cestu, aby sa dosiahla vyššia výkonnosť. Postdoktorand Kent Griffith však vraví, že “je ťažké vytvoriť praktickú batériu s nanočasticami, pretože sa vytvorí omnoho viac nechcených chemických reakcií s elektrolytom, takže batéria nemá dlhú životnosť a je to celkovo drahé”. Takže treba hľadať materiály so špecifickými vlastnosťami, aj keď by to boli pomerne veľké mikročastice.
Oxidy niób-volfrámu majú práve požadovanú tuhú otvorenú štruktúru, ktorá nezachycuje vložené lítium, a majú aj väčšie častice ako mnohé oné elektródové materiály. Podľa Griffitha ich štruktúrna zložitosť a zmiešaná kovová kompozícia sú hlavnými dôvodmi, prečo majú jedinečné transportné vlastnosti. Sú otvorené “stĺpmi” kyslíka, ktoré umožňujú prechádzať viacerým iónom lítia, navyše rýchlejšie a v troch rozmeroch, čo ich robí pevnejšími na rozdiel od iných batériových zlúčenín.
Väčšina záporných elektród v súčasných lítium-iónových batériách je vyrobená z grafitu, ktorý má vysokú hustotu energie, ale keď sa nabíja vysokou rýchlosťou, má tendenciu vytvárať vretenovité lítiové kovové vlákna známe ako dendrity, ktoré môžu spôsobiť skrat či vznetenie a prípadne až vybuchnutie batérie.
Oxidy niób-volfrámu sú tiež ľahko vyrobiteľné a nevyžadujú ďalšie chemikálie alebo rozpúšťadlá. Ich prevádzkové napätie je bezpečnejšie a vysoká rýchlosť prepravy lítom znamená, že využiteľná energetická hodnota týchto materiálov je vysoká.
.jpg)
.jpg)
