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

Bezpečnost IT a tygří logika

Pavel Houser , 14. únor 2017 11:00
Pavel Houser

Jak praví známý vtip, běží-li za vámi tygr, netřeba se pohybovat rychleji než šelma – stačí předběhn...

Více






Kalendář

20. 03.

24. 03.
CeBIT 2017
25. 03. INSPO 2017
28. 04. Oracle Code 2017
RSS 

Zprávičky

110 grafických karet vytvořilo kolizi pro SHA-1 - za rok

ITBiz.cz , 25. únor 2017 19:50

Za projektem stojí Google a získal už velký mediální ohlas, i když technické podrobnosti zatím zveře...

Více 0 komentářů

Prodej chytrých telefonů v Německu loni poprvé klesl

ČTK , 25. únor 2017 14:35

Tržby poklesly i přes rostoucí průměrnou cenu smartphonu....

Více 0 komentářů

Japonská Softbank zakládá s Foxconnem společný investiční podnik

ČTK , 24. únor 2017 18:03

Japonská skupina Softbank, která investuje převážně v sektoru vyspělých technologií, a tchajwanský s...

Více 0 komentářů

Starší zprávičky

3D tisk ocelových konstrukcí

Pavel Houser , 24. únor 2017 17:37

Podařilo se "vytisknout" jeřábový hák....

Více 1 komentářů

Třetina operátora mobilní sítě Sigfox je na prodej

Pavel Houser , 24. únor 2017 17:17

Zájemci o investici v oblasti internetu věcí mohou získat až 34% podíl společnosti SimpleCell Networ...

Více 1 komentářů

Hodnota kybernetické měny bitcoin vystoupila na nový rekord

ČTK , 24. únor 2017 15:30

Hodnota kybernetické měny bitcoin se dnes zvýšila o 4,7 procenta a vystoupila na nový rekord 1218,85...

Více 0 komentářů

Apple v dubnu otevře v Kalifornii novou centrálu

ČTK , 24. únor 2017 11:30

Americká společnost Apple v dubnu otevře v kalifornském Cupertinu svou novou centrálu. Stěhování 12....

Více 0 komentářů