Nové nástroje pro výzkum baterií

- Světová veletržní událost jako impuls pro globální spolupráci
- Moderní analytika nepostradatelná pro výzkum baterií
- Všichni přední výrobci přístrojů zastoupeni na analytice

Vědci po celém světě pracují na výkonných bateriích pro energetickou transformaci. Moderní analytická technika je při tom nepostradatelná. Proto se analytica zaměřuje na nové přístroje a metody pro výzkum baterií. Světová veletržní událost pro laboratorní techniku, analytiku a biotechnologii s doprovodnou konferencí analytica se koná od 31. března do 3. dubna 2020 na výstavišti v Mnichově.

Lithium-iontové baterie jsou součástí elektromobilů, chytrých telefonů a mnoha dalších přenosných zařízení. Nicméně mají některé nevýhody – od problematických složek jako je kobalt přes hořlavost až po samovybíjení. Vědci po celém světě proto pracují na optimalizaci lithium-iontových baterií nebo vyvíjejí alternativy, například sodíkové iontové baterie. K tomu potřebují nejmodernější analytické metody.

„Mnoho výrobců přístrojů si uvědomilo naléhavost výzkumu baterií a energetiky a své systémy tomu odpovídajícím způsobem specifikovalo,“ říká Susanne Gröd, vedoucí projektu analytica na veletrhu v Mnichově. Analytica představuje celé spektrum analytických systémů, které přispívají k dalšímu rozvoji technologií ukládání energie. O hlavních bodech výzkumu baterií informuje také nedávno vydaná „Trendová zpráva o bateriích a elektromobilitě“.

Technologie pro lepší baterie

Kdo chce vyvíjet lepší baterie, musí pochopit procesy uvnitř článku. Stárnutí elektrolytu, tedy vodivého média mezi dvěma elektrodami, je například klíčové pro bezpečnost, životnost a výkon baterie. Zejména pomocí spektroskopických metod a kombinací chromatografie s hmotnostní spektrometrií zkoumají vědci, jaké nežádoucí látky vznikají při stárnutí elektrolytu. Na základě těchto poznatků jsou vyvíjeny stabilnější elektrolyty a nové přísady do elektrolytů.

Elektrody se také mění v průběhu času. Například u lithium-iontových baterií se na negativní elektrodě mohou tvořit lithiumové výrůstky, takzvané dendrity. Ty jsou považovány za příčinu vnitřních zkratů a požárů baterií. Mikroskopické metody – od světelné mikroskopie po extrémně vysoké rozlišení pomocí skenovacího atomárního mikroskopu – umožňují dendrity vizualizovat a poskytují podněty pro vývoj bezpečných baterií. Také povrchově citlivé techniky jako ATR-FTIR spektroskopie a Raman Imaging identifikují změny a usazeniny na elektrodách.

Navíc výzkum baterií vyžaduje přístroje, které určují fyzikální parametry. Například povrchová měřicí zařízení pomáhají při návrhu elektrod, protože velké povrchy elektrod zvyšují kapacitu baterie a umožňují rychlé nabíjení. Pomocí kalorimetrů lze zase zkoumat uvolňování tepla z baterií, což souvisí se samovybíjením.

Zařízení pro výzkum baterií na analytice

Jaká analytická metoda je při určité otázce nejlepší, zjistí zájemci na analytice. Přístroje pro výzkum baterií nabízejí společnosti Bruker, Metrohm, Thermo Fisher Scientific, Shimadzu a další vystavovatelé.

„Výzkum baterií je inovativní špičkový výzkum, který vyžaduje nejmodernější analytické systémy,“ zdůrazňuje vedoucí projektu analytica Gröd. Aby nové přístroje splnily vysoké nároky, spolupracují výrobci a uživatelé při vývoji přístrojů často úzce. Gröd zdůrazňuje: „Analytica se chápe jako impuls pro takové spolupráce. Těšíme se, že všichni přední dodavatelé analytických systémů představí na veletrhu své novinky.“