Прорыв в технологии и характеристиках литий-воздушных аккумуляторов

Мы все восхищаемся революцией, которую технология произвела за последние столетия. Однако чем больше развивается эта технологическая революция, тем больше они потребляют больше энергии, что приводит к огромному углеродному следу. Доминирующей областью, в которой ежедневно требуется более крупное производство энергии, является транспортный сектор. Неудивительно, что это один и тот же отдел, который приводит к многочисленным экологическим осложнениям, таким как обычное городское загрязнение, влияющее на многие города по всему миру.

Согласно статистике, более 50% выбросов CO в стране приходится на транспортный сектор, где выхлопные трубы часто выходят в атмосферу со всех сторон. Тем не менее, за последние пару десятилетий произошли значительные улучшения в связи с предсказуемым ограничением ископаемых видов топлива и повышенным вниманием к экологической безопасности. Транспортная система в настоящее время электрифицирована, например, электропоезда и транспортные средства становятся новым центром внимания при перемещении из одного места в другое. Это послужит потенциальным решением проблемы загрязнения окружающей среды и экономии энергии при одновременной защите окружающей среды.

Развитие электрификации транспортной системы не было таким быстрым, как люди ожидали, из-за отсутствия совершенной системы хранения энергии. Однако с момента появления литий-ионных аккумуляторов произошел значительный импульс в разработке более экологичной и электрифицированной среды. Литий-ионные батареи считаются одним из самых мощных источников энергии для поддержки этого «зеленого» проекта.

Тем не менее, исследования по разработке улучшенных версий этих клеток все еще проводятся, потому что их еще нет. Теоретически доказано, что литий-воздушные батареи несут большую плотность энергии, чем обычные литий-ионные элементы. Они также продемонстрировали замечательный потенциал в качестве самого надежного источника энергии будущего, который может значительно уменьшить углеродный след на поверхности земли.

3.2V 20A Низкотемпературная батарея LiFePO4 -40℃ 3C Разрядная емкость ≥70% Температура зарядки: -20~45℃ Температура разрядки: -40~+55℃ пройти тест на иглоукалывание -40℃ максимальная скорость разряда: 3C

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ

Есть ли прорывы в технологии литий-воздушных батарей?

В течение многих лет ученые пытались создать более мощную, стабильную, экологичную и долговечную батарею, которая может перевесить любую другую литий-ионную батарею. В 1995 году была обнаружена замечательная литий-воздушная батарея. Батарея, как известно, имеет большую плотность энергии по сравнению с обычными литий-ионными батареями, а также более стабильна, что делает их более безопасными для любого применения. Литий-воздушные батареи сделали различные прорывы в своих приложениях, таких как:

Транспортные средства

Растет интерес к использованию литий-воздушных батарей в производстве электромобилей. Поскольку эти батареи имеют теоретически высокие удельные значения, а также объемную плотность энергии, которая намного больше, чем у бензиновых. Электродвигатели, в которых используются эти батареи, обеспечивают более высокий КПД около 95%, что больше, чем 30%, обеспечиваемые двигателем внутреннего сгорания. Литий-воздушные батареи способны производить аккумуляторную батарею размером около одной трети размера стандартных топливных баков транспортных средств.

Бэкапы сетки

Обычно около 20% энергии, производимой солнечными элементами, теряется на зарядку батареи. Таким образом, внедрение гибридных солнечных батарей открыло возможность для использования литий-воздушных батарей. Это потому, что гибрид накапливает 100% произведенной энергии.

Как работает литий-воздушный аккумулятор?

Литий-воздушные батареи характеризуются как металл-воздушные элементы. В частности, это батареи, состоящие из анодного электрода на металлической основе и катодного электрода на воздушной основе. Электроды предназначены для постоянного извлечения кислорода из воздуха.

Батареи работают по тому же принципу, что и обычные литий-ионные батареи. Ионы лития перемещаются между двумя электродами через электролит. Во время разряда электроны следуют по внешней цепи, а ионы лития движутся к катоду. Когда дело доходит до периодов зарядки, ионы лития перемещаются на анод, освобождая кислород. Этот принцип распространяется как на водные, так и на неводные литий-воздушные батареи. Однако водные литий-воздушные батареи нуждаются в защитном слое на отрицательном электроде для предотвращения реакции металлического лития с присутствующей водой.

Анод

Анод обычно изготавливается из металлического лития. Здесь электрохимический потенциал заставляет металлический литий выделять электроны в результате окисления. Это исключает кислород на катоде. Однако есть несколько проблем, связанных с анодом. Предотвращение реакции анода с электролитом является серьезной проблемой, потому что металлический литий там рискует дендритными отложениями лития, и это может снизить энергоемкость или даже вызвать короткое замыкание.

Низкотемпературный прочный полимерный аккумулятор для ноутбука с высокой плотностью энергии Спецификация аккумулятора: 11,1 В 7800 мАч -40 ℃ 0,2 C разрядная емкость ≥80% Пыленепроницаемый, устойчивый к падению, антикоррозийный, антиэлектромагнитный

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ

Катод

Во время заряда на катоде кислород отдает часть своих электронов литию путем восстановления. Катод изготовлен из мезопористого углерода с мета-катализаторами, используемыми для увеличения скорости восстановления и увеличения удельной емкости электрода. Обычно наиболее подходящими катализаторами служат марганец, серебро, кобальт, рутений, платина или комбинация марганца и кобальта.

На катоде также обнаружены дефекты. Хотя там обычно можно найти атмосферный кислород, который не оказывает никакого воздействия на электрод, загрязняющие вещества, такие как водяной пар, могут его повредить. Кроме того, другим серьезным ограничением являются случаи неполного разряда из-за блокирования пористого углеродного катода пероксидом лития. Производительность литий-воздушных батарей обычно ограничивается тем, насколько эффективна реакция на катоде. Это связано с тем, что большая часть падений напряжения имеет тенденцию происходить на катоде.

Электролит

Как и любой другой аккумулятор, литий-воздушным элементам необходим электролит для движения ионов и электронов. Однако, когда дело доходит до этих аккумуляторов, используются четыре различных версии электролитов. К ним относятся водный кислый, водный щелочной, неводный протонный, а также апротонный.

Каковы особенности литий-воздушной батареи?

Максимальная удельная энергия, зарегистрированная для литий-ионных батарей, составляет 362 Втч / кг, и хотя она может быть намного выше, чем у литий-ионных батарей, она имеет тенденцию получать только около 20% от ожидаемой практической ценности. Литий-ионные аккумуляторы обладают удельной энергией около 180 Втч / кг, что намного ниже, чем у литий-воздушных батарей. Литий-воздушные батареи также имеют удельную мощность около 0,46 мВт / г.

Заключительные слова

Хотя литий-воздушные батареи оказались лучше литий-ионных элементов во многих областях, они все еще не были адаптированы для основных приложений. Это связано с тем, что возможности батареи в основном теоретические, и поэтому необходимо провести дополнительные исследования и эксперименты. Однако будущее литий-ионных аккумуляторов выглядит радужным, потому что для достижения «зеленого» мира нам необходимо адаптировать такие аккумуляторы в процессе разработки.