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

Microsoft a GitHub

Pavel Houser , 13. červen 2018 13:30
Pavel Houser

Transakce v hodnotě 7,5 miliardy dolarů je dost velká i na poměry Microsoftu, takže se prodejem GitH...

Více







RSS 

Zprávičky

Musk: Favoritem pro evropskou továrnu na baterie Tesly je Německo

ČTK , 21. červen 2018 10:00

Revoluce elektrických aut zvýší do roku 2025 hodnotu evropského trhu s bateriemi na zhruba 250 milia...

Více 0 komentářů

Česko testuje komunikaci mezi auty, vlaky a MHD

ČTK , 21. červen 2018 09:00

Vozidla si budou vyměňovat informace například o tom, jak je vlak daleko od závor, nebo že tramvaj v...

Více 0 komentářů

Xiaomi chce při vstupu na burzu získat až 6,1 miliardy dolarů

ČTK , 21. červen 2018 08:00

Půjde o jednu z největších primárních nabídek akcií v technologickém sektoru za posledních několik l...

Více 0 komentářů

Kalendář

17. 06.

21. 06.
Cyber Week 2018
19. 06.

22. 06.
Automatica 2018
23. 06.

24. 06.
Maker Faire Prague 2018

Starší zprávičky

Kryptoměnovou burzu Bithumb napadli hackeři

ČTK , 20. červen 2018 10:16

Za poslední týden jde již o druhý útok na kryptoměnové burzy v Jižní Koreji. Bitcoin opět klesl....

Více 0 komentářů

Největší australská telekomunikační firma masivně propouští

ČTK , 20. červen 2018 09:52

Telstra dominuje australskému trhu mobilních telefonů a širokopásmových sítí, zisky z pevných sítí a...

Více 0 komentářů

Dotace EU na bezplatné wifi se kvůli chybě systému odkládají

ČTK , 20. červen 2018 08:00

Obce mohly získat poukázku v hodnotě 15 000 eur. Nová výzva bude zveřejněna na podzim....

Více 0 komentářů

E-shopy českých řetězců: Lidl, Globus, DM drogerie

ČTK , 19. červen 2018 16:32

Loni stouply tržby českých e-shopů o 18 % na 115 miliard Kč. On-line nakupuje potraviny již 26 % Čec...

Více 0 komentářů