Συνιστάται, 2024

Η επιλογή των συντακτών

Δέκα φορές μεγαλύτερη ισχύ από το ιόν λιθίου - αλλά ακόμα δέκα χρόνια μακριά: Ένα αφράτο ηλεκτρόδιο άνθρακα έχει φέρει επιστήμονες στο πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ ένα βήμα πιο κοντά στην παραγωγή μιας λειτουργικής μπαταρίας λιθίου- αλλά υπάρχουν πολλές τεχνικές προκλήσεις.

Cute Little Girl Playing with Disney Junior Minnie Mouse & Push Chair

Cute Little Girl Playing with Disney Junior Minnie Mouse & Push Chair
Anonim

Οι μπαταρίες λιθίου-αέρα, με μια θεωρητική πυκνότητα ενέργειας δεκαπλάσια από την Li-ion, είναι θεωρείται ως η μελλοντική πορεία, αλλά τα πειραματικά μοντέλα έχουν μέχρι στιγμής αποδειχθεί ασταθή, με χαμηλό ρυθμό φόρτισης ή απόρριψης και χαμηλή ενεργειακή απόδοση. Ακόμα χειρότερα, μπορούν να χρησιμοποιηθούν μόνο σε καθαρό οξυγόνο, καθιστώντας τα πρακτικά ακατάλληλα για χρήση σε κανονική ατμόσφαιρα.

Το πρόβλημα της ατμόσφαιρας εξακολουθεί να είναι άλυτο, αλλά σε ένα άρθρο που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Science, την Παρασκευή, οι ερευνητές του Πανεπιστημίου του Cambridge περιγράφουν πώς έχουν λύσει μερικά από τα προβλήματα σταθερότητας και αποδοτικότητας με την προσθήκη ιωδιούχου λιθίου και τη χρήση ενός χνουδιού ηλεκτροδίου άνθρακα από φύλλα γραφένιου.

Τα θετικά και αρνητικά ηλεκτρόδια σε μπαταρίες ιόντων λιθίου είναι κατασκευασμένα από οξείδιο μετάλλου και γραφίτη, αντίστοιχα. Ένα άλας λιθίου διαλελυμένο σε οργανικό διαλύτη ενεργεί ως ηλεκτρολύτης, μεταφέροντας ιόντα λιθίου μεταξύ των δύο ηλεκτροδίων

Στην μπαταρία λιθίου-αέρα που αναπτύχθηκε από τον Tao Liu, Clare P. Gray και συνεργάτες του στο Cambridge, το ηλεκτρόδιο άνθρακα αποτελείται από μια πορώδης μορφή γραφί- νου

Επιλέγουν να αποθηκεύσουν το φορτίο σχηματίζοντας και αφαιρώντας κρυσταλλικό υδροξείδιο του λιθίου (LiOH) και όχι το υπεροξείδιο του λιθίου που χρησιμοποιείται σε άλλα σχέδια μπαταριών λιθίου-αέρα

Με την προσθήκη ιωδιούχου λιθίου ήταν σε θέση να αποφύγουν πολλές από τις ανεπιθύμητες χημικές αντιδράσεις που έχουν αργά δηλητηριάσει τα προηγούμενα σχέδια. Αυτό βελτίωσε τη σταθερότητα του κυττάρου ακόμα και μετά από πολλαπλούς κύκλους φόρτισης και εκφόρτισης. Μέχρι στιγμής, ήταν σε θέση να επαναφορτίζουν το κελί 2000 φορές.

Αυτά και άλλα τσίμπημα στο σχεδιασμό τους επέτρεψαν να διατηρήσουν το χάσμα τάσης μεταξύ φόρτισης και εκφόρτισης σε συμφωνία με εκείνο των κυψελών Li-ion, περίπου 0,2 volts, σε σύγκριση έως 0,5-1V για άλλα σχέδια αέρα λιθίου. Αυτά, λένε, κάνουν το κελί τους 93 τοις εκατό ενεργειακά αποδοτικό.

Υπάρχουν ακόμα πολλά προβλήματα που πρέπει να λυθούν, όμως, πριν η μπαταρία μπορέσει να εισέλθει στην εμπορική παραγωγή. Η χωρητικότητά του εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το ρυθμό φόρτισης και απόρριψης και εξακολουθεί να είναι επιρρεπής στο σχηματισμό δενδριτών, ινών καθαρού λιθίου που μπορούν να βραχυκυκλώσουν το ηλεκτρόδιο της μπαταρίας και να προκαλέσουν έκρηξη. Υπάρχει επίσης το πρόβλημα του αέρα, που περιέχει άζωτο, διοξείδιο του άνθρακα και υδρατμούς εκτός από το καθαρό οξυγόνο που απαιτεί το πειραματικό κύτταρο

Top