מוּמלָץ, 2024

בחירת העורכים

אלקטרודות פחמן רכות מקרבות סוללות ליתיום-אוויר קרוב יותר למציאות

ª

ª
Anonim

עשר פעמים יותר כוח מאשר יון ליתיום - אבל עדיין עשר שנים הנחה: אלקטרודה פחמן רכה הביא מדענים באוניברסיטת קיימברידג 'צעד קרוב יותר לייצור סוללת ליתיום אוויר, אבל אתגרים טכניים רבים נשארים.

היום סוללות ליתיום יון הם אור, אבל מגושם עבור תשלום הם לאחסן. סוללות אחרות chemistries יש צפיפות אנרגיה טובה יותר. במשך שנים, מדענים מחפשים דרכים להפוך את הסוללות לכל היתרונות של ליתיום, אבל זה לוקח פחות מקום.

סוללות ליתיום אוויר, עם צפיפות האנרגיה התיאורטית עשר פעמים של Li-ion, הם לראות את הדרך קדימה, אבל מודלים ניסיוניים הוכיחו עד כה לא יציב, עם העניים תשלום או פריקה שיעורי יעילות אנרגיה נמוכה. גרוע מכך, הם יכולים להיות מופעלים רק בחמצן טהור, מה שהופך אותם לא מעשי לשימוש באווירה רגילה.

הבעיה האטמוספרי עדיין לא פתורה, אבל במאמר שפורסם בכתב העת Science ביום שישי, חוקרים באוניברסיטת קיימברידג 'מתארים איך הם יש לפתור כמה בעיות יציבות ויעילות על ידי הוספת ליתיום יודיד באמצעות אלקטרודה פחמן רך עשוי גיליונות של גראפן.

האלקטרודות החיוביות ושליליות של סוללות ליתיום יון עשויים תחמוצת מתכת של גרפיט, בהתאמה. מלח ליתיום הממיס בממס אורגני פועל כאלקטרוליט, נושא יונים של ליתיום בין שתי האלקטרודות. בסוללת הליתיום-אוויר שפותחה על ידי טאו ליו, קלייר פ 'גריי ועמיתיו בקיימברידג', האלקטרודה הפחמנית עשויה צורה של גראפן נקבובי.

הם בחרו לאחסן את המטען על ידי יצירת והסרה של ליתיום הידרוקסיד (LiOH) ולא על חמצן הליתיום ששימש בתצורות סוללות ליתיום אחרות.

על ידי הוספת ליתיום יודיד הם הצליחו להימנע רבים של תגובות כימיות לא רצויות כי יש להרעיל לאט עיצובים קודמים. זה שיפר את יציבות התא גם לאחר מחזורי טעינה ופריקה מרובים. עד כה, הם הצליחו לטעון את התא 2000 פעמים.

זה ועוד tweaks כדי העיצוב שלהם אפשרה להם לשמור על פער מתח בין תשלום ופריקה בקנה אחד עם זה של תאים ליתיום, סביב 0.2 וולט, לעומת ל 0.5-1V עבור עיצובים אוויר ליתיום אחרים. זה, הם אומרים, גורם לתא שלהם 93 אחוז אנרגיה יעיל.

יש עדיין שורה של בעיות כדי להיפתר, אם כי, לפני הסוללה יכול להיכנס הייצור המסחרי. הקיבולת שלו תלויה במידה רבה בקצב הטעינה והשחרור, והיא עדיין רגישה להיווצרות דנדריטים, סיבים של ליתיום טהור שיכולים לקצר את האלקטרודה של הסוללה ולגרום לפיצוץ. יש גם את הבעיה של האוויר, אשר מכיל חנקן, פחמן דו חמצני ואדי מים בנוסף חמצן טהור כי התא הניסוי דורש.

Top