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

Zákaznické karty čekají změny

Pavel Houser , 17. leden 2017 13:00
Pavel Houser

Jedna z technologií, která se už po léta prakticky nezměnila, i když by mohla? Prý karty zákazníků d...

Více





Kalendář

06. 02.

07. 02.
konference G2B TechEd
15. 02. IDC Predictions 2017
18. 02. WordCamp Praha 2017
RSS 

Zprávičky

Rockaway získala minoritní podíl v Techloop.io

ČTK , 23. leden 2017 16:30

Investiční firma Rockaway Ventures získala minoritní podíl ve firmě Techloop.io, která zprostředkov...

Více 0 komentářů

Za vznícení mobilů Samsungu mohly baterie, firma odloží Galaxy S8

ČTK , 23. leden 2017 12:00

Za případy vznícení chytrých telefonů Galaxy Note 7 jihokorejské společnosti Samsung Electronics stá...

Více 0 komentářů

Foxconn zvažuje velkou investici do továrny v USA

ČTK , 23. leden 2017 08:29

Tchajwanská společnost Foxconn zvažuje, že investuje přes sedm miliard dolarů (zhruba 177 miliard Kč...

Více 0 komentářů

Starší zprávičky

ČTÚ pohrozil O2 a Vodafonu odebráním licencí na LTE kvůli cenám

ČTK , 22. leden 2017 14:00

Český telekomunikační úřad (ČTÚ) znovu vyzval operátory O2 a Vodafone, aby do měsíce snížili velkoob...

Více 1 komentářů

Menší e-shopy kvůli EET zruší platbu kartou

ČTK , 22. leden 2017 07:00

Řada menších tuzemských e-shopů od března, kdy pro ně začne platit elektronická evidence tržeb (EET...

Více 2 komentářů

Na další rozvoj ekonomického systému bude Praha vypisovat tendry

ČTK , 21. leden 2017 14:00

Na další rozvoj ekonomického systému Ginis bude Praha vypisovat jednotlivé veřejné zakázky. Pražští ...

Více 0 komentářů

Tržby IBM klesaly i ve 4.čtvrtletí loňského roku, akciím se daří

ČTK , 21. leden 2017 07:00

Americká počítačová společnost International Business Machines (IBM) zaznamenala další, již devatená...

Více 0 komentářů