Литиумско-воздушна батерија

Од Википедија — слободната енциклопедија
Прејди на прегледникот Прејди на пребарувањето

Литиумско-воздушната батерија (Li-воздушна) е електрохемиска ќелија или батерија базирана на реакција меѓу метал и воздух. Принципот се основа на оксидација на литиум на анодата и редукција на кислород на катодата за да се поттикне проток на струја. [1]

Спојувањето на литиум и кислород од атмосферата може да доведе до електрохемиски ќелии со теоретски највисока специфична енергија. Оваа величина за Li-воздушна батерија е ~ 40,1 MJ/kg, не сметајќи ја масата на кислородот. Оваа вредност важи за ќелии каде електролитот е на неводна база, батеријата е наполнета и производот е Li2O2. Ова е споредливо со теоретската специфична енергија на бензинот, ~ 46,8 MJ/kg. Во пракса, демонстрирани се Li-воздушни батерии со специфична енергија од ~ 6,12 MJ/kg на ниво на цела ќелија. Дури и оваа вредност е околу пет пати поголема од таа на комерцијалната литиумско-јонска батерија и е доволна за електрично возило од 2000 kg да вози 500 km на едно полнење користејќи 60 kg батерии. Но, протребни се значителни подобрувања на практичната моќ и на животниот циклус на Li-воздушните батерии пред тие да го најдат своето место на пазарот.

За комерцијална имплементација потребен е значителен напредок околу електролитите. [2] Четири пристапи активно се истражуваат денеска: суви, [3] [4] [5] влажни, [6] во цврста состојба [7] и мешани влажно-суви. [8]

Батериите базирани на реакција меѓу метал и воздух, посебно цинк-воздушната батерија, привлекоа внимание поради потенцијално високата енергетска густина. Теоретската специфична енергетска густина за батерии базирани на овој принцип се многу повисоки отколку за батериите базирани на јонски методи. Литиумско-воздушните батерии може теоретски да постигнат 3840 mA·h/g. [9]

Главен двигател на пазарот за батерии е автомобилскиот сектор. Енергетската густина на бензинот е околу 13 kW·h/kg, што соодетствува на 1,7 kW·h/kg енергија обезбедена на тркалата по пресметани загуби. Теоретски, литиумско-воздушните батерии може да достигнат 12 kW·h/kg (43,2 МЈ/kg), не сметајќи ја кислородната маса. Земајќи ја предвид тежината на целосната батерија (обвивка, воздушни канали, литиумска подлога) енергетската густина е значително помала, иако самиот литиум е многу лесен метал. [10]

Литиумско-воздушната батерија потенцијално има 5-15 пати поголема специфична енергија од литиумско-јонската батерија според податоци од 2016 година. [11]

References[уреди | уреди извор]

  1. Badwal, Sukhvinder P. S.; Giddey, Sarbjit S.; Munnings, Christopher; Bhatt, Anand I.; Hollenkamp, Anthony F. (24 септември 2014 г). Emerging electrochemical energy conversion and storage technologies. „Frontiers in Chemistry“ том  2: 79. doi:10.3389/fchem.2014.00079. PMID 25309898. PMC: 4174133. http://journal.frontiersin.org/Journal/10.3389/fchem.2014.00079/abstract. 
  2. Christensen, J.; Albertus, P.; Sanchez-Carrera, R. S.; Lohmann, T.; Kozinsky, B.; Liedtke, R.; Ahmed, J.; Kojic, A.. A Critical Review of Li–Air Batteries. „Journal of the Electrochemical Society“ том  159 (2): R1. doi:10.1149/2.086202jes. 
  3. Younesi, Reza; Veith, Gabriel M.; Johansson, Patrik; Edström, Kristina; Vegge, Tejs. Lithium salts for advanced lithium batteries: Li–metal, Li–O 2, and Li–S (на en). „Energy Environ. Sci.“ том  8 (7): 1905–1922. doi:10.1039/c5ee01215e. http://xlink.rsc.org/?DOI=C5EE01215E. 
  4. Ogasawara, T.; Débart, A. L.; Holzapfel, M.; Novák, P.; Bruce, P. G.. Rechargeable Li2O2Electrode for Lithium Batteries. „Journal of the American Chemical Society“ том  128 (4): 1390–1393. doi:10.1021/ja056811q. PMID 16433559. 
  5. Debart, A; Bao, J; et al. α-MnO2 Nanowires: A Catalyst for theO2 Electrode in Rechargeable Lithium Batteries. „Angew. Chem.“ том  47 (24): 4521–4524. doi:10.1002/anie.200705648. 
  6. He, P.; Wang, Y.; Zhou, H.. A Li-air fuel cell with recycle aqueous electrolyte for improved stability. „Electrochemistry Communications“ том  12 (12): 1686–1689. doi:10.1016/j.elecom.2010.09.025. 
  7. Kumar, B.; Kumar, J.; Leese, R.; Fellner, J. P.; Rodrigues, S. J.; Abraham, K. M.. A Solid-State, Rechargeable, Long Cycle Life Lithium–Air Battery. „Journal of the Electrochemical Society“ том  157: A50. doi:10.1149/1.3256129. 
  8. Wang, Yonggang (2010 г). A lithium-air battery with a potential to continuously reduce O2 from air for delivering energy. „Journal of Power Sources“ том  195 (1): 358–361. doi:10.1016/j.jpowsour.2009.06.109. 
  9. Kumar, B.; Kumar, J.. Cathodes for Solid-State Lithium–Oxygen Cells: Roles of Nasicon Glass-Ceramics. „Journal of the Electrochemical Society“ том  157 (5): A611. doi:10.1149/1.3356988. 
  10. Girishkumar, G.; McCloskey, B.; Luntz, A. C.; Swanson, S.; Wilcke, W.. Lithium−Air Battery: Promise and Challenges. „The Journal of Physical Chemistry Letters“ том  1 (14): 2193–2203. doi:10.1021/jz1005384. 
  11. Ed. Jurgen O. Besenhard, Handbook of Battery Materials, New Your, Wiley-VCH, 1999, .