Anbefalt, 2024

Redaktørens valg

Fluffy karbonelektroder bringer litiumluftbatterier nærmere virkeligheten

Мой Дом В Дереве На Кладбище Пришел Рейдить Целый Клан в Раст/Rust

Мой Дом В Дереве На Кладбище Пришел Рейдить Целый Клан в Раст/Rust
Anonim

Dagens litium-ion-batterier er lette, men store for ladningen de lagrer. Andre batterikjemikalier har bedre energitetthet. I mange år har forskere vært på utkikk etter måter å lage batterier med alle fordelene med Li-ion, men det tar mindre plass.

Lithium-luftbatterier med en teoretisk energitetthet ti ganger Li-ion, er sett som vei fremover, men eksperimentelle modeller har hittil vist seg ustabile, med dårlig ladning eller utslipp og lav energieffektivitet. Verre, de kan bare betjenes i rent oksygen, noe som gjør dem upraktiske til bruk i en normal atmosfære.

Det atmosfæriske problemet er fortsatt uløst, men i et papir publisert i tidsskriftet Science on Friday, beskriver forskere ved Cambridge University hvordan de har løst noen av stabilitets- og effektivitetsproblemene ved å legge til litiumjodid og bruke en fluffy karbonelektrode laget av plater.

De positive og negative elektrodene i Li-ion-batterier er laget av et metalloksid og en grafitt. Et litiumsalt oppløst i et organisk løsningsmiddel virker som en elektrolytt som bærer litiumioner mellom de to elektrodene.

I litiumluftbatteriet utviklet av Tao Liu, Clare P. Gray og kollegaer i Cambridge, er karbonelektroden laget av en porøs form av grafen.

De valgte å lagre ladning ved å danne og fjerne krystallinsk litiumhydroksid (LiOH) i stedet for litiumperoksidet som brukes i andre litium-luftbatteri.

Ved å tilsette litiumjodid kunne de unngå mange av de uønskede kjemiske reaksjonene som langsomt forgiftet tidligere design. Det forbedret cellens stabilitet selv etter flere ladnings- og utladnings-sykluser. Hittil har de vært i stand til å lade cellen 2000 ganger.

Denne og andre tweaks til deres design tillot dem å holde spenningsgapet mellom ladning og utladning på linje med Li-ion-celler, rundt 0,2 volt, sammenlignet med til 0,5-1V for andre litiumluftdesigner. Det sier de, gjør deres celle 93 prosent energieffektiv.

Det er fortsatt mange problemer som må løses, før batteriet kan gå inn i kommersiell produksjon. Dens kapasitet er svært avhengig av ladning og utslipp, og det er fortsatt utsatt for dannelsen av dendriter, fibre av rent litium som kan kortslutte batteriets elektrode og forårsake en eksplosjon. Det er også problemet med luft, som inneholder nitrogen, karbondioksid og vanndamp i tillegg til det rene oksygen som forsøkscellen krever.

Top