Neljän elektronin litium-ilma akku

Litiumilma -akun uusi suunnitelma voisi tarjota paljon pidemmän ajomatkan litiumioniakkuihin verrattuna

Litiumilma -akku, joka perustuu litiumoksidin (Li2O) muodostumiseen, voi teoriassa tuottaa energiatiheyden, joka on verrattavissa bensiinin tiheyteen.

Illinois Institute of Technologyn (IIT) ja Argonnen kansallislaboratorion tutkijat ovat kehittäneet litiumilma -akun, joka voisi tehdä unelmasta totta.

Tämän litiumilma-akun tärkein uusi komponentti on kiinteä elektrolyytti. Näin vältetään neste-elektrolyyttien turvallisuusriskin ylikuumentumisesta ja palamaan syttymisestä.

Vielä tärkeämpää on, että tiimin akkukemia kiinteällä elektrolyytillä voi mahdollisesti lisätä energiatiheyttä jopa neljä kertaa litiumioniakkuihin verrattuna.

"Yli vuosikymmenen ajan Argonnen ja muualla tutkijat ovat tehneet ylitöitä kehittääkseen litiumakun, joka hyödyntää ilman happea", sanoi Argonnen Larry Curtiss. "Litiumilma akulla on suurin ennustettu energiatiheys kaikista akkutekniikoista, joita harkitaan seuraavan sukupolven akuissa litiumionien lisäksi."

Aisemmissa litiumilma -ratkaisuissa litiummetallianodissa oleva litium liikkuu nestemäisen elektrolyytin läpi ja yhdistyy happeen purkauksen aikana, jolloin katodille muodostuu litiumperoksidia (Li2O2) tai superoksidia (LiO2).

Ryhmän uusi kiinteä elektrolyytti koostuu keraamisesta polymeerimateriaalista, joka on valmistettu suhteellisen edullisista nanohiukkasten muodossa olevista alkuaineista. Tämä uusi kiinteä keramiikka-polyeteenioksidi komposiitti mahdollistaa kemialliset reaktiot, jotka tuottavat litiumoksidia (Li2O) purkautuessaan.

"Litium-superoksidin tai -peroksidin kemiallinen reaktio sisältää vain yhden tai kaksi elektronia varastoituneena happimolekyyliä kohti, kun taas litiumoksidin kemiallinen reaktio sisältää neljä elektronia", sanoi Argonnen kemisti Rachid Amine. Enemmän elektroneja varastoituna tarkoittaa suurempaa energiatiheyttä.

Tiimin litium-ilma suunnitelma on ensimmäinen litiumilma-akku, joka on saavuttanut neljän elektronin reaktion huoneenlämpötilassa. Se toimii myös hapella, joka tulee ympäristön ilmasta eikä happisäiliöstä.

Aiemmat litium-ilma kokeilukennot kärsivät erittäin lyhyestä eliniästä. Tiimi totesi, että tämä puute ei koske heidän uutta akkusuunnitteluaan rakentamalla ja käyttämällä testikennoa 1000 syklin ajan, mikä osoittaa sen vakauden toistuvan latauksen ja purkamisen aikana.

"Jatkokehityksen myötä odotamme litium-ilma-akun uuden mallimme saavuttavan myös ennätysenergiatiheyden, 1200 wattituntia kilogrammaa kohti", Curtiss sanoi." Se on lähes neljä kertaa parempi kuin litiumioniakuilla."

Aiheesta aiemmin:

Erittäin lupaavia elektrolyyttiehdokkaita

Hybridi superkonkka ja hapekas litiumilma-akku