A-Z ELEKTRO květen / červen 2021

VĚDA A VÝZKUM Foto: Martin Pykal květen/červen 2021 | A-Z ELEKTRO | 97 Český institut výzkumu a pokročilých technologií (CATRIN) Šlechtitelů 27 Tel.: (+420) 585 634 973 Email: catrin@upol.cz www.catrin.com Facebook: https://www.facebook.com/CatrinUP Twitter: https://twitter.com/CatrinUP Nový materiál určený pro katody lithiových baterií vyvinuli vědci z Českého institutu výzkumu a pokročilých technologií (CATRIN) Univerzity Palackého. Propojením vlastností modifikovaného fluorografenu a polysulfildů sodných získali poměrně levný kompozit s vysokým výkonem i stabilitou a dlouhou životností. Díky svým vlastnostem má velkou šanci uplatnit se v praxi. Materiál byl již podstoupen Evropskému patentovému úřadu. Vědci našli cestu, jak efektivně využít síru v lithiových bateriích D obíjecí lithium-iontové baterie se využívají od 90. let minulého století v elektronice. Rychlý vývoj mo- bilních zařízení, elektrických vozidel, ale také rozvoj mobilních informačních technologií zvyšují poptávku po bate­ riích s vyšším výkonem, životností a níz- kými náklady. Jako slibné alternativní řešení pro ukládání energie se ukazují lithium-sirné baterie. „Síra má velký potenciál pro ukládání energie v lithiových bateriích a navíc se jedná o levný a ekologický materiál. Jejímu praktickému využití však dosud bránila její nízká vodivost a vylučování síry při opakovaném nabíjení/vybíjení. To vedlo k rychlému poklesu kapacity baterií. Právě na tato slabá místa jsme se zaměřili. Opírali jsme se při tom o le- tité zkušenosti s chemií fluorografenu a využili je při přípravě zcela nového typu elektrody s kovalentně připojenou sloučeninou síry,“ uvedl jeden z autorů Aristides Bakandritsos. Vědci využili jednoduchou metodu. Nejprve odstranili část atomů fluoru z fluorografenu a na uvolněná místa následně pevně navázali polysulfidy. Díky vlastnostem polysulfidů bylo navíc možné jednotlivé vrstvy fluorografenu mezi sebou propojit. „Přímá reakce polysulfidu sodného s fluorografenem se ukázala jako jedinečná a chemicky snadno reali- zovatelná cesta. Vytvořili jsme pevné kovalentní vazby mezi uhlíkovou páteří grafenu a sírou. Tím bráníme postup- nému uvolňování síry při nabíjecích a vybíjecích cyklech baterií,“ objasnil první autor práce Iosif Tantis. Podle něj materiál vykazuje vynikající výkon, obsahuje jen malé množství elektroche- micky neaktivních přísad, má vysokou kapacitu i velkou stabilitu při cyklování. „Tato jednoduchá metoda by mohla být velmi efektivní cestou pro výrobu li- thium-sirných baterií s vyšším výkonem, životností i nižšími náklady. Vlastnosti vyvinutého materiálu jsou velmi atra­ ktivní pro případnou komercializaci. Právě snadná a škálovatelná syntéza předurčuje materiály získané pomocí chemie fluorografenu k praktickým aplikacím, neboť vstupní surovina je na trhu už čtyři desítky let a využívá se jako průmyslový lubrikant,“ doplnil další z autorů Michal Otyepka.