Smartphone již brzy nabijete za pár sekund

Snad každý, kdo vyměnil starý mobilní telefon za jeho "chytřejšího" bratříčka, si někdy posteskl nad výrazně horší kapacitou modernějších mašinek. Nejenže je nutno baterie nabíjet prakticky každý den (i častěji), ale i nabíjení samo trvá mnohdy několik hodin. Vyvíjený superkondenzátor využívající nanotechnologie tomu však má učinit přítrž – bude totiž možné jej nabít za několik sekund, vydrží až týden a co více, opakovaným nabíjením se nebude zhoršovat jeho kvalita.

Jako tužky a kazety

Smartphony se staly hitem dnešní generace. Dovolují přehrát multimédia, zobrazit mapy, hrát hry, velká část uživatelů internetu na světovou síť chodí jenom skrze ně. To celé snadněji a mobilněji než v případě počítačů. Vyšší hlad po energii, a tak menší výdrž baterie je ovšem přesto největší bolístkou technologie, kolem níž se otáčí trh s powerbankami, aplikacemi i mentalitou uživatelů. Podobně jako dříve neodešli uživatelé kazetových walkmanů z domu bez tužky, jíž by mohli audiokazetu snadno převinout, dnes skoro nikdo neopouští dům na delší dobu bez nabíječky.

Problémy technologie jsou ukované již do současného designu převažujících lithium-iontových baterií. Ačkoliv jde o v současné době nejefektivnější druh malých přenosných akumulátorů, k dokonalosti mají věru daleko. Krom skutečnosti, že výjimečně může baterie explodovat, je velmi obtížné ji znovu aktivovat po úplném vybití (třeba vlivem ponechání přístroje ladem) a rovněž má omezenou životnost od několika set, maximálně přes tisíc nabíjecích cyklů. Principem li-ion baterií je totiž uložené energie skrze chemickou reakci, jež se vyznačuje ztrátovostí, horší vratností a dlouhou dobou trvání. V roce 1991, odkud se datuje počátek masové produkce li-ion baterií, byla jejich kapacita fenomenální. Od té doby však hlad po energii vzrostl mnohonásobně.

Stejně jako li-ion baterie kdysi působila jako dar shůry, však nyní vypadá další nová technologie v podobě superkondenzátorů. Její tajemství je ukryto v pórovitém povrchu z hliníkového prášku, která skrze vnitřní dvojvrstvu rapidně zvyšuje povrch vnitřku baterie a tak i její kapacitu – energie je zde ukládána elektrostaticky na svůj vnitřní povrch, nikoliv chemickou reakcí. Právě tento objem však nyní ještě více zvyšuje aktuální vynález týmu pod vedením Nitina Choudharyho z University of Central Florida. Díky zjednodušení aplikace dvoudimenzionálních nanočástic se mu totiž podařilo jak srazit cenu výroby, tak zvýšit objem samotného superkondenzátoru.

Ďábel zakletý v ceně

Jejich experimentální "baterie budoucnosti" se stejně jako jiné superkondenzátory umí při dostatečně velkém proudu nabít v řádu sekund, zároveň ale disponuje i mnohonásobně vyšší kapacitou a životností až 30 tisíc nabíjecích cyklů. Jako obvykle platí, že floridský tým není první, jež napadlo zkombinovat grafen či uhlíkové nanotrubice se superkondenzátory. Choudharyho tým však vytvořil jednoduchý postup chemické syntézy, jež dovoluje superkondenzátory a nanočástice integrovat snadno a rychle. Uvnitř superkondenzátoru je pak energie uskladněna v milionech supermalých drátů obalených 2D nanomateriálem.

To hlavní, co superkondenzátorům totiž bránilo praktické aplikaci, není ani tak technologie, jako spíše vysoká cena. Choudharyho postup však může nejen přinést trvalejší telefony, ale přinést i revoluci zcela jinam.

Nabíječky do aut

Superkondenzátory se již několik let skloňovaly zejména v souvislosti s elektromobily. Jelikož počet elektřinou poháněných vozidel ovšem stále netrhá takové rekordy, jaké by si jejich producenti představovali, daleko větší šanci na aplikaci mají vynálezci u telefonů – právě superkondenzátory pro smartphony, díky své velikosti levnější a snazší, by pak mohly stlačit cenu nové generace baterií i pro další zařízení. V konečném důsledku by jejich boom mohl napomoct i elektromobilům a obnovitelné energetice.

Choudharyho tým si metodu již patentoval, komerční užití je tedy rozhodně v plánu – neznamená to však, že technologie dorazí na trh do letošních Vánoc. Co nyní techniky čeká, je další pilování výrobního postupu, jeho zlevňování a hledání sponzorů či investorů. Až se dočkáme nanosuperkondenzátorů a vymyslíme, jak jim krátce říkat, přehnaná závislost na nabíječkách se ve vztahu k chytrým telefonům stane podobně archaickou jako spojení tužek a starých audiokazet.

Text: Ladislav Loukota