K uchovávání elektrické energie jsou v poslední době stále častěji využívány lithiové baterie. V následujícím článku se proto pokusíme stručně shrnout poměrně obšírnou problematiku konstrukce moderních lithiových článků.
Elektrochemické zdroje energie
Archeologické nálezy dávají podnět k domněnce, že elektrochemické zdroje energie byly lidstvu známy již v dávnověku. Již několik desetiletí vedou vědci spory, zda nález tzv. bagdádské baterie (obr. 1) v Iráku v roce 1936 při stavbě železniční trati může nasvědčovat využití elektrické energie již na přelomu letopočtu. Nadšenci zastávají názor, že se jedná o starověký galvanický článek. V keramické nádobě je stočen měděný plech, do něj je pak zasunuta středová železná tyčinka. Po naplnění nádoby kyselým roztokem (např. vinným octem, citronovou šťávou apod.) může sestava dávat napětí kolem 2 V.
Každopádně historie moderních baterií se začíná psát až v novověku. Za otce první elektrické baterie lze bezesporu považovat Alessandro Voltu, který v roce 1800 představil sériové zapojení elektrochemických zdrojů sestávajících z měděných a zinkových elektrod, proložených plátky kůže namočenými v kyselém roztoku, tzv. Voltův sloup (obr.2).
Možnost znovuobnovení kapacity, tzv. nabíjení, představil poprvé francouzský fyzik Gaston Planté na modelu prvního olověného akumulátoru s kyselým elektrolytem v roce 1859. Na přelomu 19. a 20. století přichází na svět akumulátor typu nikl-kadmium (Waldemar Jungner) a nikl-železo (Thomas A. Edison). Podstatné navýšení kapacity (až o 40 % oproti NiCd) přinesl v osmdesátých letech dvacátého století akumulátor na bázi nikl-metal-hydrid.
Zatím největších hodnot kapacity na jednotku hmotnosti dosahují baterie lithiové. První, bez možnosti nabíjení, byla komerčně uvedena na trh v sedmdesátých letech minulého století. Samozřejmě následovaly pokusy o vývoj prvku s obnovitelnou kapacitou. Ty však selhaly kvůli nestabilitě kovového lithia používaného jako materiál anody. I tento problém byl vyřešen a v roce 1991 byl uveden na trh první akumulátor nevyužívající kovové lithium, nýbrž pouze sloučeniny lithia, tzv. lithium-iontový článek.
Protože většina výrobců nazývá sestavu elektrochemických článků sloužících k uchování energie jednoduše baterií, ani my nebudeme nadále rozlišovat mezi akumulátorem – umožňujícím vícenásobné nabití a vybití a baterií – zpravidla vnímané jako zdroj na jedno použití…. (Chci předplatit časopis)
Ing. Karel Toman
Obr. 1
Obr. 2