CATL: Дихаючі елементи / Li-air є основною сферою досліджень у майбутньому. Щільність енергії в кілька разів вища.
Ву Кай, головний науковець у CATL — найбільшому у світі виробнику літій-іонних акумуляторів, назвав технологію літій-повітряних акумуляторів, які буквально „дихають“ киснем атмосфери, „головною сферою майбутніх досліджень компанії“, повідомляє портал Interested Engineering. Це вже не класичні акумулятори з твердим електролітом, щільність енергії яких у 1,5–2 рази вища за щільність сучасних акумуляторів, — це продукти, які при однаковій масі можуть зберігати навіть у чотири рази більше енергії.
Li-air. У якісній реалізації від CATL: мрія
Зміст
Li-air. У якісній реалізації від CATL: мрія
Li-air. Стара технологія з безліччю нерозв’язаних проблем
Чотириразово вища щільність енергії (1,2 кВт·год/кг) — це не якась умовна величина, а результат розрахунків вчених з американської національної лабораторії Argonne, які вже кілька років тестують прототипи елементів Li-air. Сучасна акумуляторна батарея електромобіля ємністю близько 80 кВт·год, яка важить пів тонни, за використання елементів Li-air могла б важити приблизно 150 кілограмів та мати таку саму ємність. Вона також могла б досягати ваги 250 кілограмів, щоб надати водієві електромобіля дальність їзди, як у конкуруючій двигунній моделі, при абсолютно такій самій масі та кращому її розподілі (низько над землею).
Схема будови елемента Li-air (c) ANL
Щільність енергії бензину становить 12,9 кВт·год/кг. Теоретична максимальна щільність енергії літій-повітряних елементів майже дорівнює щільності енергії чистого літію, тобто близько 11,1 кВт·год/кг, але на практиці вдалося досягти лише близько 1/7 цієї величини (~1,7 кВт·год/кг; джерело). Обмеженням тут є сам літій, який переповнює елемент уздовж іонних шляхів (дендритів), що призводить до короткого замикання, коли його занадто багато. На тлі бензину це виглядає погано, проте слід пам’ятати, що в електромобілях близько 80-90 відсотків накопиченої енергії потрапляє до коліс, тоді як у бензинових автомобілях ефективність становить 25-30 відсотків (3,2-3,9 кВт·год/кг).
Літій-повітря. Стара технологія з безліччю нерозв’язаних проблем
Найбільшою проблемою елементів Li-air є їхня низька тривалість служби. Чистий літій, який утворює анод, реагує з електролітом, що призводить до утворення шару оксиду, гідроксиду та карбонату літію, який спочатку захищає електрод від подальшої корозії, але з часом блокує проходження іонів. Вільний доступ повітря – див. назву; окиснення є умовою проходження електронів – спричиняє утворення подібних сполук у будь-якому місці елемента, де є літій. Розглядається використання твердих покриттів, які вкривають анод, що дозволять іонам проходити, але унеможливлять реакцію з атмосферними факторами та водночас заблокують ріст дендритів (порівняйте: сталі електроліти).
Акумулятор CATL Shenxing Pro. У разі використання елементів Li-air йому знадобляться додаткові кабелі для подачі повітря, а якщо потрібно швидке заряджання — також компресор.
У катоді ж достатньо невеликої кількості води, щоб оксид літію перетворився на гідроксид літію, який розчиняє її структуру. Тому сьогодні, через кілька десятиліть досліджень над „дихаючими“ акумуляторами, ми навіть не знаємо, чи кращим варіантом будуть електроліти на основі води (з ізольованою анодою), у яких вільно змішуються оксиди та гідроксиди літію, чи можливо протонні (апротичні), які не розчиняють оксиди (тому не утворюють гідроксидів), але через це спричиняють забивання катоду.
Оцінка статті
Оцінки читачів
[Сума: 3 голоси Середнє: 4]
Не пропустіть нові матеріали — натисніть та підпишіться на Elektrowoz.pl у Google News. Вас також можуть зацікавити наступні оголошення: