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

Chatbot mluví za mrtvého – od nápadu k realizaci

Pavel Houser , 30. listopad 2016 13:00
Pavel Houser

Na webu The Verge popsala Casey Newton příběh dvou přátel (Eugenia Kuyda a Roman Mazurenko). Peripet...

Více





Kalendář

20. 03.

24. 03.
CeBIT 2017
RSS 

Zprávičky

Nový zákon o výzkumu chystá "blacklist" příjemců i ministerstvo

ČTK , 09. prosinec 2016 16:31

Velké změny ve fungování Grantové a Technologické agentury, novou vědeckou radu ČR i takzvaný "black...

Více 0 komentářů

Fitbit koupil průkopníka chytrých hodinek Pebble

ČTK , 09. prosinec 2016 15:00

Americký výrobce chytrých náramků a hodinek Fitbit koupil software, patenty a další aktiva duševního...

Více 0 komentářů

Američané možná umožní v letadlech telefonování přes wi-fi

ČTK , 09. prosinec 2016 13:00

Aerolinky ve Spojených státech by v budoucnu mohly umožňovat telefonování v letadle s použitím wi-fi...

Více 2 komentářů

Starší zprávičky

Česká pošta od ledna zdraží posílání do zahraničí o pět až 20 Kč

ČTK , 09. prosinec 2016 11:39

Česká pošta od ledna zvýší ceny za posílání listovních zásilek do zahraničí o pět korun, balíky podr...

Více 0 komentářů

Za vzněcováním smartphonu iPhone 6 jsou vnější vlivy, tvrdí Apple

ČTK , 08. prosinec 2016 11:30

Firma Apple odmítla podezření čínských uživatelů svého chytrého telefonu iPhone 6, že za problémy s ...

Více 0 komentářů

Verizon prodá firmě Equinix datová centra za 3,6 miliardy USD

ČTK , 08. prosinec 2016 10:00

Největší americký mobilní operátor Verizon Communications prodá specializované společnosti Equinix 2...

Více 0 komentářů

Tchajwanský Foxconn jedná o rozšíření svých aktivit v USA

ČTK , 07. prosinec 2016 15:00

Tchajwanská společnost Foxconn jedná o rozšíření svých aktivit ve Spojených státech. Oznámila to dne...

Více 0 komentářů