CATL: Аккумуляторы с воздушным электролитом / Li-air — основная область исследований в будущем. Плотность энергии в несколько раз выше.
Ву Кай, ведущий ученый компании CATL, крупнейшего производителя литий-ионных аккумуляторов в мире, назвал технологию литий-воздушных аккумуляторов, которые буквально питаются кислородом из атмосферы, «ключевой областью будущих исследований компании», сообщает портал Interested Engineering. Речь идет не о классических аккумуляторах с твердым электролитом, энергоемкость которых в 1,5–2 раза выше, чем у современных аккумуляторов, а о продуктах, способных при одинаковой массе хранить в четыре раза больше энергии.
Li-air. В твердом варианте от CATL: мечта
Оглавление
Li-air. В твердом варианте от CATL: мечта
Li-air. Старая технология с множеством нерешенных проблем
Четырехкратно более высокая плотность энергии (1,2 кВт·ч/кг) — это не вымышленная цифра, а результат расчетов ученых из американской Национальной лаборатории Аргонн, которые уже несколько лет тестируют прототипы элементов Li-air. Современный аккумулятор электромобиля емкостью около 80 кВт·ч, весом в полтонны, при использовании элементов Li-air мог бы весить примерно 150 килограммов при той же емкости. Он также мог бы достигать веса 250 килограммов, чтобы обеспечить водителю электромобиля дальность поездки, сопоставимую с конкурентской двигателем внутреннего сгорания, при абсолютно одинаковой массе и более оптимальном распределении её по объему (ниже уровня земли).
Схема конструкции элемента Li-air (c) ANL
Плотность энергии бензина составляет 12,9 кВт·ч/кг. Теоретическая максимальная плотность энергии литиево-воздушных элементов почти равна плотности энергии чистого лития, то есть около 11,1 кВт·ч/кг, но на практике не удавалось достичь значения выше примерно 1/7 от этого показателя (~1,7 кВт·ч/кг; источник). Ограничением здесь является сам литий, который выступает за пределы элемента вдоль ионных путей (дендритов), что приводит к замыканию при его чрезмерном количестве. На фоне бензина это выглядит плохо, однако следует помнить, что в электромобилях около 80–90 процентов накопленной энергии доходит до колес, тогда как в дизельных автомобилях эффективность составляет примерно 25–30 процентов (3,2–3,9 кВт·ч/кг).
Литиево-воздушные элементы. Старая технология с множеством нерешенных проблем
Самой серьезной проблемой элементов Li-air является их низкая долговечность. Чистый литий, из которого состоит анода, реагирует с электролитом, в результате чего образуются слои оксида, гидроксида и карбоната лития. Изначально эти слои защищают электрод от дальнейшей коррозии, но со временем препятствуют прохождению ионов. Благодаря свободному доступу воздуха — см. название; окисление является условием прохождения электронов — подобные соединения могут образовываться в любой части элемента, где присутствует литий. Рассматривается возможность использования прочных покрытий аноды, которые позволят ионам проходить, но не дадут возможности для реакции с атмосферными факторами, а также помогут предотвратить рост дендритов (сравните: стойкие электролиты).
Аккумулятор CATL Shenxing Pro. При использовании элементов Li-air потребуются дополнительные кабели для подачи воздуха, а если необходима быстрая зарядка — также компрессор.
В катоде же достаточно небольшого количества воды, чтобы оксид лития превратился в гидроксид лития, разрушающий его структуру. Поэтому сегодня, спустя несколько десятилетий исследований «дышащих» аккумуляторов, мы даже не знаем, является ли лучшим вариантом электролит на основе воды (с изолированным анодом), в котором свободно смешиваются оксиды и гидроксиды лития, или же протонный (апротический) электролит, который не растворяет оксиды (и поэтому не образует гидроксидов), но приводит к засорению катода.
Оценка статьи
Оценки читателей
[Итого: 3 голоса Средний балл: 4]
Не пропустите новые материалы — нажмите и подпишитесь на Elektrowoz.pl в Google News. Вас также могут заинтересовать следующие рекламы: