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

Jak srovnávali jablka s hruškami

Pavel Houser , 27. květen 2017 14:30
Pavel Houser

Absurdní patent či ochranná známka, respektive absurdní výsledek sporu? A že je hloupost srovnávat j...

Více





RSS 

Zprávičky

Italský soud zrušil zákaz aplikace Uberu v zemi

ČTK , 29. květen 2017 08:00

Italská vláda slíbila, že do konce letošního roku zavede jasnější pravidla hospodářské soutěže....

Více 0 komentářů

Pracovní nabídky v SAP Services připravují roboti

Pavel Houser , 28. květen 2017 08:00

Ve společnosti SAP Services se podařilo zautomatizovat tvorbu pracovních nabídek napříč různými země...

Více 1 komentářů

Výdaje na reklamu na webech v dubnu stouply na 652 milionů Kč

ČTK , 27. květen 2017 09:04

Seznam získal 240 milionů, Mafra inkasovala 118 milionů a Economia 76 milionů korun....

Více 0 komentářů

Starší zprávičky

Dell EMC podporuje transformaci IT s novými produkty pro open networking

Pavel Houser , 26. květen 2017 14:46

Přepínače Dell EMC pro Open Networking tvoří spolu se servery PowerEdge čtrnácté generace a špičkový...

Více 0 komentářů

Hodnota bitcoinu stoupla na nový rekord přes 2400 dolarů

ČTK , 26. květen 2017 09:23

K růstu bitcoinu přispívá příliv nového kapitálu a růst poptávky po dalších digitálních měnách....

Více 0 komentářů

Tři zranitelnosti a opravy: Samba, Joomla, videopřehrávače

Pavel Houser , 25. květen 2017 16:30

Vektorem útoku může být i soubor s titulky....

Více 0 komentářů

Lenovo opět v zisku

ČTK , 25. květen 2017 15:32

Lenovo se snaží omezit svou závislost na trhu s PC a rozšiřuje aktivity v oblasti chytrých telefonů ...

Více 0 komentářů