Bateria litiu-aer ar putea oferi o autonomie mai mare pentru autoturisme

Mulți posesori de mașini electrice își doresc să poată parcurge mii de kilometri cu o singură încărcare. Cercetătorii de la Institutul de Tehnologie din Illinois (IIT) și de la Laboratorul Național Argonne al Departamentului de Energie al SUA (DOE) au dezvoltat bateria litiu-aer care ar putea transforma acest vis în realitate.

Noul design de baterie ar putea, de asemenea, să alimenteze într-o bună zi avioanele și camioanele.

Principala componentă din bateria litiu-aer este un electrolit solid în loc de cel lichid obișnuită. Bateriile cu electroliți solizi nu au problemele electroliților lichizi litiu-ion și a altor tipuri de baterii, care se pot supraîncălzi și se pot aprinde.

Mai mult, chimia acestei baterii cu electrolit solid poate crește densitatea energiei de până la patru ori peste ce oferă bateriile litiu-ion, ceea ce se traduce printr-o autonomie mai mare.

„De peste un deceniu, oamenii de știință de la Argonne și de la alte instituții au lucrat ore suplimentare pentru a dezvolta o baterie cu litiu care să folosească oxigenul din aer. Noua baterie are cea mai mare densitate de energie proiectată dintre toate tehnologiile de baterii luate în considerare pentru următoarea generație de baterii, dincolo de litiu-ion”, a spus Larry Curtiss.

Bateria litiu-aer este de 4 ori mai puternică decât cea litiu-ion

În proiectele anterioare de baterii litiu-aer, litiul dintr-un anod de litiu metalic se deplasează printr-un electrolit lichid pentru a se combina cu oxigenul în timpul descărcării, producând peroxid de litiu (Li2O2) sau superoxid (LiO2) la catod. Peroxidul sau superoxidul de litiu este apoi descompus din nou în componentele sale de litiu și oxigen în timpul încărcării. Această secvență chimică stochează și eliberează energie la cerere, explică Eurek Alert.

Noul electrolit solid al echipei este compus dintr-un material polimeric ceramic realizat din elemente relativ ieftine, sub formă de nanoparticule. Acest nou solid permite reacții chimice care produc oxid de litiu (Li2O) la descărcare.

„Reacția chimică pentru superoxidul sau peroxidul de litiu implică doar unul sau doi electroni stocați per moleculă de oxigen, în timp ce cea pentru oxidul de litiu implică patru electroni”, a spus chimistul Rachid Amine. Mai mulți electroni stocați înseamnă o densitate de energie mai mare.

Știința din spatele realizării

Designul echipei este prima baterie de acest fel care a realizat o reacție cu patru electroni la temperatura camerei. De asemenea, funcționează cu oxigen furnizat de aerul din mediul înconjurător. Capacitatea de a funcționa cu aer evită nevoia de rezervoare de oxigen, o problemă cu modelele anterioare.

Echipa a folosit multe tehnici diferite pentru a stabili că într-adevăr are loc o reacție cu patru electroni. O tehnică cheie a fost microscopia electronică de transmisie (TEM) a produselor de descărcare de pe suprafața catodului, care a fost efectuată la Center for Nanoscale Materials din cadrul Argonne. Imaginile TEM au oferit informații valoroase despre mecanismul de descărcare cu patru electroni.

Viitorul mașinilor electrice arată promițător

Celulele de testare litiu-aer din trecut au suferit de cicluri de viață foarte scurte. Echipa a stabilit că acest neajuns nu apare în noul lor design de baterie prin construirea și operarea unei celule de testare pentru 1000 de cicluri, demonstrând stabilitatea acesteia la încărcări și descărcări repetate.

„Cu progresele viitoare, ne așteptăm ca designul nostru pentru bateria litiu-aer să atingă și o densitate de energie record de 1200 de wați-oră per kilogram. Aceasta este de aproape patru ori mai mare decât a bateriilor litiu-ion”, a spus Curtiss.

Cercetarea a fost publicată în revista Science.

Vă recomandăm să citiți și:

China pretinde că a creat tehnologia supersonică de două ori mai puternică decât până acum

Superaliajul care reduce emisiile de carbon ale centralelor electrice

O stație spațială exclusiv privată este în curs de construire în Italia

Cercetătorii dezvoltă o nouă tehnică pentru studiul mitocondriilor