Konečně uzavřená baterie lithium-vzduch

Pavel Houser , 05. září 2016 11:00 0 komentářů

Baterie lithium-vzduch (lithium-kyslík) slibují mnohé zajímavé parametry, současně se ale zatím potýkají s řadou problémů. Nový typ by se měl obejít bez výměny plynů s okolím.

Různé varianty lithium-air baterií nabízejí vysoký výkon na jednotku hmotnosti, mají však někdy problém s běžným vzduchem (vyžadují čistý kyslík, respektive vadí jim vzdušná vlhkost a oxid uhličitý, takže vzduch je třeba složitě filtrovat), jindy se stabilitou (životnost ve vybíjecích cyklech), další omezení představuje různé napětí při nabíjení a provozu (musí se nabíjet vyšším napětím, proces provázejí energetické ztráty ve výši až 30 % a uvolňované teplo navíc může při rychlém nabíjení způsobit vzplanutí/výbuch). Články z baterií lithium-vzduch se také značně liší od uzavřených baterií Li-On – při práci s baterií dochází k oxidaci vzdušným kyslíkem, při nabíjení se kyslík vypuzuje ven, systémy tedy musejí být budovány jako otevřené.

Ju-Li z MITu a jeho kolegové z téže instituce, Argonne National Laboratory a Pekingské univerzity nyní Nature Energy publikovali koncept nové baterie lithium-air, která by část těchto nedostatků měla odstranit. Tzv. baterie s katodou z nanolithia (nanolithia cathode battery) by měla tvořit normální uzavřený systém jako klasická baterie Li-On. Kyslík se sice při nabíjení uvolňuje také, ale nevypouští se ven, v rámci redoxních reakcí zůstává uvnitř baterie. Elektrony se přesouvají mezi třemi oxidačními stavy kyslíku, Li2O (klasický oxid), Li2O2 (peroxid) a LiO2 (superoxid). Tyto tři látky („nanolithium“) ve směsi připomínající sklo navíc výrazně snižují úbytek napětí při nabíjení (tj. rozdíl mezi nabíjením a provozem není 1,2 V jako dříve, ale 0,24 V – ztráta pak odpovídá 8 % energie a baterii lze bez rizika nabíjet rychleji). Navíc to, že se při reakci neuvolňuje větší množství plynného kyslíku, znamená, že změny objemu neohrožují mechanickou životnost baterie. Chemické reakce mezi Li2O, Li2O2 a LiO2 probíhají uzavřeny v matrici z oxidu kobaltu, která částice stabilizuje a působí také jako katalyzátor. Oxid kobaltu má formu houbovitého materiálu s póry v řádu nanometrů. Systém je také odolný proti přebití baterie.

Prototyp nové baterie po 120 cyklech ztratil méně než 2 % své kapacity. Podle autorů nic nebrání tomu, aby se tyto nové baterie zapojovaly do stávající systémů v elektromobilech či mobilní elektronice nebo i pro skladování energie v rámci rozvodných sítí. Katoda je de facto stále z kyslíku („pevného kyslíku“), proti klasické Li-On baterii tak stále zůstává výhoda energetické hustoty (kapacity na jednotku hmotnosti). Skořápka z oxidu uhlíku je lehká (méně než 50 % hmotnosti nanolithia), takže oproti srovnatelné Li-On baterii je i tento ještě neodlaďovaný prototyp už asi 2krát lehčí. Ani cena vstupních surovin by neměla být velká, nepoužívají se žádné drahé materiály, kapalným elektrolytem je levný uhličitan lithný Li2CO3.

Zdroj: Phys.org


Komentáře

RSS 

Komentujeme

V datových centrech už nejde o Windows?

Pavel Houser , 22. březen 2017 12:47
Pavel Houser

Trevor Pott si na The Register pokládá otázku o budoucnosti serverových Windows na platformě ARM. ...

Více






Kalendář

20. 03.

24. 03.
CeBIT 2017
21. 03.

24. 03.
Amper
23. 03. Cloud computing v praxi
RSS 

Zprávičky

Prodej mobilů v ČR loni klesl o pět procent

ČTK , 22. březen 2017 16:14

Prodej mobilních telefonů v Česku loni klesl o pět procent, uvedla analytická firma GfK. Podle infor...

Více 0 komentářů

Nařízení EU usnadní uplatnění práva být zapomenut, ale s omezením

ČTK , 22. březen 2017 15:01

Nárok na vymazání osobních údajů, který od konce května příštího roku přinesou nová pravidla EU pro ...

Více 0 komentářů

Na trh přicházejí GFI OneConnect a OneGuard

Pavel Houser , 22. březen 2017 09:30

Nová řešení ochrany firemních sítí a e-mailové infrastruktury . ...

Více 0 komentářů

Starší zprávičky

Kritická chyba v přepínačích Cisco

Pavel Houser , 22. březen 2017 09:00

Více než 300 typů přepínačů Cisco včetně 264 přepínačů Catalyst obsahují kritickou zranitelnost....

Více 0 komentářů

USA a Británie zakázaly pasažérům některých aerolinek elektroniku

ČTK , 22. březen 2017 08:45

Americké úřady zakázaly pasažérům devíti leteckých společností převážně z muslimských zemí brát do l...

Více 1 komentářů

České Radiokomunikace pokrývají svou sítí IoT další města

Pavel Houser , 22. březen 2017 08:30

CRA hledají partnery pro poskytování IoT služeb. Do rozvoje této oblasti plánují v průběhu roku inve...

Více 0 komentářů

Epidemie negativity: Češi jsou druhým nejvíce kverulantským národem

ITBiz.cz , 22. březen 2017 08:00

České podniky jsou v sevření epidemie negativity. Průzkum společnosti Sharp odhalil, že přes dvě tře...

Více 0 komentářů