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

Virtuální realitou proti strachu ze smrti

Pavel Houser , 18. červenec 2017 07:00
Pavel Houser

Lidé, kteří reportují „zážitky blízké smrti“, pak mnohdy mají ze smrti menší strach. Nedalo by se to...

Více






Kalendář

22. 07.

27. 07.
Black Hat 2017
27. 07.

30. 07.
Defcon 2017
27. 08.

31. 08.
VMworld 2017
RSS 

Zprávičky

V Praze se instalují první chytré lavičky připojené přes síť LoRa

Pavel Houser , 20. červenec 2017 13:28

Lavička TreeSmart nabízí wi-fi připojení, nabíjení mobilních zařízení a senzory snímající vlhkost, t...

Více 3 komentářů

SUSE a Supermicro uzavírají globální partnerství

Pavel Houser , 20. červenec 2017 10:00

Firmy poskytnou řešení pro kritickou infrastrukturu, softwarově definovaná datová centra a integrova...

Více 0 komentářů

Chytrou domácnost vzdáleně řídí 17 % Čechů

Pavel Houser , 20. červenec 2017 09:00

Řízení chytrých domácností v ČR láká hlavně kvůli kontrole nákladů za energie. Ve světě je hlavní mo...

Více 1 komentářů

Starší zprávičky

PayPal a Visa budou nabízet debetní karty v Evropě

ČTK , 20. červenec 2017 08:00

PayPal svou bankovní licenci dosud využíval především k pokladním službám....

Více 0 komentářů

Dell uvádí servery PowerEdge 14. generace

Pavel Houser , 19. červenec 2017 14:19

Nové servery PowerEdge 14. generace přinášejí podle dodavatele architekturu, optimalizovanou pro sof...

Více 0 komentářů

Zoot vydá čtyřleté veřejně obchodovatelné dluhopisy s úrokem 6,5 %

ČTK , 19. červenec 2017 13:59

Největší tuzemský internetový obchod s módou Zoot vydá podřízené dluhopisy v celkovém objemu 150 mil...

Více 0 komentářů

Atari představuje novou herní konzoli Ataribox

ČTK , 19. červenec 2017 11:51

Francouzský výrobce videoher Atari ukázal herní konzoli Ataribox, která je první novou konzolí firmy...

Více 1 komentářů