Turime, ko reikia! Naujos ličio-deguonies baterijos gali pakeisti elektromobilių ateitį

Ličio-oro baterijos laikomos viena daugiausiai žadančių technologijų elektromobiliams ir nešiojamiems elektronikos įrenginiams dėl jų potencialo tiekti didelę energijos iškrovą, palyginus su jų svoriu.

Tačiau tokios baterijos turi keletą rimtų trūkumų: jos išeikvoja didelę dalį energijos šilumos pavidalu ir palyginti greitai nusidėvi. Joms taip pat reikia brangių papildomų komponentų, kad šios pumpuotų deguonies dujas į vidų ir atgal atvirojo elemento konfigūracijoje, kuri labai skiriasi nuo įprastinės, naudojamos uždarose baterijose.

Tačiau naujas baterijų sudėties pokytis, kuris gali būti naudojamas įprastinėje, visiškai uždaroje baterijoje, žada panašų teorinį veikimą į ličio-oro baterijas kartu įveikiant visus trūkumus, rašo phys.org.

Naujasis baterijos prototipas, vadinamas nanoličio katodų baterija, buvo aprašytas žurnale „Nature Energy“, o tyrimui vadovavo Ju Li‘as, profesorius iš Masačusetso technologijos instituto.

Vienas iš ličio-oro baterijų trūkumų yra neatitikimas tarp skirtingos baterijų įkrovimo ir iškrovimo įtampos. Baterijų išeigos įtampa yra daugiau nei 1,2 volto mažesnė, nei reikalinga jų įkrovimui. Tai byloja apie reikšmingą energijos praradimą, kuris pasirodo kiekviename įkrovimo cikle.

Mokslininkai teigia, kad šilumos pavidalu netenkama beveik trečdalio energijos. Įprastinės ličio-oro baterijos išraukia deguonį iš oro tam, kad pastūmėtų cheminę reakciją baterijos lityje per iškrovos ciklą, o šis deguonis tuomet išleidžiamas į atmosferą per atvirkštinę reakciją įkrovimo ciklo metu.

Naujame variante tarp ličio ir vandenilio vyksta tokio pat tipo elektrocheminės reakcijos, tačiau jos vyksta neleidžiant deguoniui sugrįžti į dujinę formą. Vietoje to deguonis lieka viduje ir keičiasi tiesiogiai tarp trijų oksidacijos-redukcijos būsenų. Tai įtampos praradimą leidžia sumažinti penkis kartus – nuo 1,2 iki 0, 24 volto, tad vos 8 proc. elektros energijos virsta šiluma.

Toks metodas padeda įveikti dar vieną ličio-oro baterijų iššūkį: kai cheminė reakcija, dalyvaujanti krovime ir iškrovime, konvertuoja deguonį tarp dujų ir kietos formos, keičiasi medžiagos tūris, kuris gali sutrikdyti elektrinės kondukcijos struktūras, sumažindamas baterijos gyvavimo trukmę.

Šios naujos formulės paslaptis yra mažyčių dalelių sukūriamas nanometrinėje skalėje, kurios turi ličio ir deguonies stiklo formą ir yra sandariai uždarytos kobalto oksido matricoje. Šias daleles mokslininkai vadina nanoličiu.

Tokioje formoje virsmas tarp LiO2, Li2O2 ir Li2O gali vykti medžiagai būnant kietos būsenos. Įprastai nanoličio dalelės būna labai nestabilios, tad mokslininkai jas įdėjo į kobalto oksido matricą. Matrica stabilizuoja daleles ir veikia tarsi katalizatorius jų transformacijai.

Dar vienas naujos baterijos privalumas yra tas, kad ji apsaugota nuo perkrovimo, nes šiuo atveju cheminė reakcija riboja pati save – perkrovus bateriją reakcija įgauna kitą formą, kuri riboja nuo tolesnio aktyvumo.

   

Facebook komentarai