Vědci z Českého institutu výzkumu a pokročilých technologií (CATRIN) Univerzity Palackého, VŠB-TUO a Sárské univerzity v německém Saarbrückenu vyvinuli novou anodu pro lithium-iontové baterie (LIB) na bázi kyseliny grafenové (GA) – hustě karboxylovaného derivátu grafenu.

Nová anoda předčí dříve popsané podobné anodové materiály a umožňuje skladovat elektrický náboj podstatně lépe než vysoce kvalitní jednovrstvý grafen. Výsledky zveřejnil prestižní časopis pro energetický výzkum Advanced Energy Materials. 

Aromatické karboxylové kyseliny jsou stabilní a vysoce energetické organické anodové materiály pro LIB díky svému nízkému redukčnímu potenciálu a schopnosti koordinovat lithium. Tyto molekuly jsou však nevodivé a rozpouští se v elektrolytech baterií, proto je nelze prakticky využít. Většinu těchto překážek pomohla překonat kyselina grafenová, na niž autorský tým vsadil.

„Vysoký výkon je připisován vodivosti grafenové kyseliny, která je v rámci skupiny hustě funkcionalizovaných grafenů velmi vysoká, a také velké afinitě iontů lithia ke karboxylovým skupinám, které jsou elektronicky provázány s páteří grafenu,“ vysvětlil Aristides Bakandritsos, který je jedním z hlavních autorů práce. Působí v olomoucké CATRIN i Centru nanotechnologií,  jedné ze součástí Centra energetických a environmentálních technologií VŠB-TUO.

„Výsledky ukazují možnost vývoje velmi účinných bateriových materiálů s využitím efektivní chemie fluorografenu, která umožňuje instalovat na grafen vhodné chemické skupiny s vysokou hustotou pro interakci s nosiči energie,“ řekl Michal Otyepka z CATRIN a IT4Innovations.

Podle vědců je těžké si dnes představit život bez baterií, neboť poptávka po nich neustále roste. „Výkonnost kyseliny grafenové je vskutku atraktivní a naše společnost takový posun potřebuje, aby mohla v budoucnu čelit dalším výzvám. Vzhledem k tomu, že suroviny související s výrobou lithium-iontových baterií se stávají kritickými, důležitým aspektem práce je, že tato vyvinutá univerzální chemie může vést i k novým materiálům pro skladování energie po lithiu,“ uzavřel Radek Zbořil z CATRIN a Centra nanotechnologií VŠB-TUO.