Čínská inovace: Nová baterie zdvojnásobí letovou dobu dronů a vydrží 800 cyklů

Čínští vědci dosáhli významného pokroku ve vývoji lithium-sírových baterií, které by mohly zásadně prodloužit letovou dobu dronů.

Čínští vědci dosáhli významného pokroku ve vývoji lithium-sírových baterií, které by mohly zásadně prodloužit letovou dobu dronů. Tým z Tsinghua Shenzhen International Graduate School představil novou molekulární strategii, která zlepšuje účinnost reakcí uvnitř baterie a zároveň snižuje energetické ztráty během provozu.

Tento objev posouvá energetickou hustotu baterií daleko za hranice současných lithium-iontových systémů, které se používají ve většině komerčních dronů. Běžné lithium-iontové baterie obvykle poskytují méně než 300 watthodin na kilogram, což omezuje dobu letu a nosnost. Lithium-sírové baterie jsou dlouho považovány za alternativu nové generace, protože síra je levná, hojná a schopná uchovávat mnohem vyšší množství energie. Jejich chemie však byla dosud obtížně stabilizovatelná během opakovaných cyklů nabíjení a vybíjení.

Jedním z největších problémů lithium-sírových baterií je tvorba rozpustných meziproduktů během provozu. Tyto sloučeniny se pohybují baterií, zpomalují reakce a snižují účinnost v průběhu času. Vědci tento problém řešili zavedením takzvaného „premediátoru“ pro sírovou elektrochemii. Tato přísada zůstává neaktivní, dokud nezačne sírová reakce. Jakmile se aktivuje, molekula zachytí putující meziprodukty a zlepší přenos náboje uvnitř baterie, čímž vytváří rychlejší reakční cesty a stabilizuje celkový elektrochemický proces. Tým také přepracoval vnitřní reakční síť na molekulární úrovni, což snížilo vnitřní odpor baterie o 75 % ve srovnání s konvenčními lithium-sírovými konstrukcemi.

V laboratorních testech si baterie udržela stabilní výkon po dobu 800 cyklů nabíjení a vybíjení, přičemž si zachovala téměř 82 % své původní kapacity. Vědci také sestavili prototyp sáčku (pouch cell), který dosáhl energetické hustoty 549 watthodin na kilogram, což je téměř dvojnásobek oproti mnoha současným bateriím pro drony. Vyšší energetická hustota znamená delší letové časy, větší nosnost a delší operační dosah, což je klíčové pro aplikace jako doručování balíků, inspekce elektrického vedení nebo záchranné operace. Vědci věří, že tato molekulární konstrukční strategie by mohla být adaptována i pro průtokové baterie, lithium-kovové baterie a technologie recyklace baterií. Studie byla publikována v prestižním časopise Nature.