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

Makroviry inspirují

Pavel Houser , 20. září 2017 06:30
Pavel Houser

Úspěšný návrat malwaru šířeného pomocí maker vedl útočníky k tomu, že svou pozornost obrátili k příb...

Více






Kalendář

25. 09.

29. 09.
Susecon 17
25. 09.

29. 09.
Microsoft Ignite 2017
27. 09. Startup Festival
RSS 

Zprávičky

Vláda schválila koncepci digitalizace českého stavebnictví

ČTK , 26. září 2017 10:00

Metoda BIM má uspořit náklady na pořizování a rekonstrukce staveb a jejich provozování. ...

Více 0 komentářů

Deloitte se stala obětí hackerského útoku, trval delší dobu

ČTK , 26. září 2017 09:00

Hackerům stačilo prolomit jen jedno heslo, systém ověření ve dvou krocích se nepoužíval. Firmě unikl...

Více 0 komentářů

Sony DADC má na Plzeňsku nové distribuční centrum pro Evropu

ČTK , 26. září 2017 08:00

V průmyslové zóně v Nýřanech vznikly kromě skladových prostor také dvě patra kanceláří a high-tech v...

Více 0 komentářů

Starší zprávičky

EK:Digitální firmy platí poloviční daně oproti tradičním podnikům

ČTK , 25. září 2017 09:00

Krátkodobá řešení podle návrhu zahrnují např. zdanění digitálních podniků na základě jejich tržeb, n...

Více 0 komentářů

Hewlett Packard Enterprise propustí asi 5 000 lidí

ČTK , 25. září 2017 08:00

Plánované zrušení 10 % pracovních míst by mohlo být předehrou k dalšímu snižování počtu zaměstnanců....

Více 0 komentářů

Mobilní platby: Jak si ČR stojí ve srovnání s Evropou

Pavel Houser , 24. září 2017 09:00

Biometrii Češi považují za nejvhodnější formu ověření platby....

Více 0 komentářů

Důvěra Čechů v e-shopy roste

Pavel Houser , 23. září 2017 09:00

Drtivá většina české internetové populace nakupuje on-line dlouhodobě, dále však narůstá četnost nák...

Více 0 komentářů