Википедија

Litijum-vazdušna baterija

Litijum-vazdušna baterija (Li–vazduh) je metal-vazdušna elektrohemijska ćelija ili hemija baterije koja koristi oksidaciju litijuma na anodi i redukciju kiseonika na katodi da bi se izazvao strujni tok.[1]

Uparivanje litijuma i ambijentalnog kiseonika teoretski može dovesti do elektrohemijskih ćelija sa najvećom mogućom specifičnom energijom. Teorijska specifična energija bezvodne Li-vazduh baterije, u napunjenom stanju sa Li2O2 proizvodom i isključujući masu kiseonika, iznosi ~40,1 MJ/kg = 11,14 kWh/kg litijuma. Ovo je uporedivo sa teorijskom specifičnom energijom benzina, ~46,8 MJ/kg. U praksi su demonstrirane Li-vazdušne baterije sa specifičnom energijom od ~6,12 MJ/kg = 1,7 kWh/kg litijuma na nivou ćelije. Ovo je oko 5 puta veće nego kod komercijalne litijum-jonske baterije i dovoljno je za pokretanje električnog vozila od 2.000 kg na oko 500 km sa jednim punjenjem koristeći 60 kg litijuma (tj. 20,4 kWh/100 km). Međutim, praktična snaga i životni vek Li-vazdušnih baterija zahtevaju značajna poboljšanja pre nego što nađu tržišnu nišu.

Potreban je značajan napredak u oblasti elektrolita da bi se razvila komercijalna primena.[2] Razmatraju se četiri pristupa: aprotični,[3][4][5] vodeni,[6] čvrsti[7] i mešani vodeno-aprotični.[8]

Glavni pokretač tržišta za baterije je automobilski sektor. Gustina energije benzina je približno 13 kW·h/kg, što odgovara 1,7 kW·h/kg energije koja se obezbeđuje točkovima nakon gubitaka. Teoretski, litijum–vazduh može postići 12 kW·h/kg (43,2 MJ/kg) ne računajući masu kiseonika. Uzimajući u obzir težinu pune baterije (kućište, vazdušni kanali, litijumski supstrat), dok je sam litijum veoma lagan, gustina energije je znatno niža.[9]

Reference

уреди
  1. ^ Badwal, Sukhvinder P. S.; Giddey, Sarbjit S.; Munnings, Christopher; Bhatt, Anand I.; Hollenkamp, Anthony F. (24. 9. 2014). „Emerging electrochemical energy conversion and storage technologies”. Frontiers in Chemistry. 2: 79. Bibcode:2014FrCh....2...79B. PMC 4174133  . PMID 25309898. doi:10.3389/fchem.2014.00079  . 
  2. ^ Christensen, J.; Albertus, P.; Sanchez-Carrera, R. S.; Lohmann, T.; Kozinsky, B.; Liedtke, R.; Ahmed, J.; Kojic, A. (2012). „A Critical Review of Li–Air Batteries”. Journal of the Electrochemical Society. 159 (2): R1. doi:10.1149/2.086202jes  . 
  3. ^ Younesi, Reza; Veith, Gabriel M.; Johansson, Patrik; Edström, Kristina; Vegge, Tejs (2015). „Lithium salts for advanced lithium batteries: Li–metal, Li–O 2, and Li–S”. Energy Environ. Sci. (на језику: енглески). 8 (7): 1905—1922. doi:10.1039/c5ee01215e  . 
  4. ^ Ogasawara, T.; Débart, A. L.; Holzapfel, M.; Novák, P.; Bruce, P. G. (2006). „Rechargeable Li2O2Electrode for Lithium Batteries”. Journal of the American Chemical Society. 128 (4): 1390—1393. PMID 16433559. doi:10.1021/ja056811q. 
  5. ^ Debart, A; Bao, J; et al. (2008). „α-MnO
    2     Nanowires: A Catalyst for theO
    2     Electrode in Rechargeable Lithium Batteries”. Angew. Chem. 47 (24): 4521—4524. PMID 18461594. doi:10.1002/anie.200705648.     
  6. ^ He, P.; Wang, Y.; Zhou, H. (2010). „A Li–air fuel cell with recycle aqueous electrolyte for improved stability”. Electrochemistry Communications. 12 (12): 1686—1689. doi:10.1016/j.elecom.2010.09.025. 
  7. ^ Kumar, B.; Kumar, J.; Leese, R.; Fellner, J. P.; Rodrigues, S. J.; Abraham, K. M. (2010). „A Solid-State, Rechargeable, Long Cycle Life Lithium–Air Battery”. Journal of the Electrochemical Society. 157: A50. S2CID 92403112. doi:10.1149/1.3256129  . 
  8. ^ Wang, Yonggang (2010). „A lithium–air battery with a potential to continuously reduce O2 from air for delivering energy”. Journal of Power Sources. 195 (1): 358—361. Bibcode:2010JPS...195..358W. doi:10.1016/j.jpowsour.2009.06.109. 
  9. ^ Girishkumar, G.; McCloskey, B.; Luntz, A. C.; Swanson, S.; Wilcke, W. (2010). „Lithium−Air Battery: Promise and Challenges”. The Journal of Physical Chemistry Letters. 1 (14): 2193—2203. doi:10.1021/jz1005384. 

Literatura

уреди
  • Balaish, Moran; Kraytsberg, Alexander; Ein-Eli, Yair (2014). „A critical review on lithium–air battery electrolytes”. Physical Chemistry Chemical Physics. 16 (7): 2801. doi:10.1039/C3CP54165G. 
  • Imanishi, Nobuyuki; Matsui, Masaki; Takeda, Yasuo; Yamamoto, Osamu (2014). „Lithium Ion Conducting Solid Electrolytes for Aqueous Lithium-air Batteries”. Electrochemistry. 82 (11): 938—945. doi:10.5796/electrochemistry.82.938  . 
  • Liu, Bin; Xu, Wu; Yan, Pengfei; Sun, Xiuliang; Bowden, Mark E.; Read, Jeffrey; Qian, Jiangfeng; Mei, Donghai; Wang, Chong‐Min; Zhang, Ji‐Guang (јануар 2016). „Enhanced Cycling Stability of Rechargeable Li–O 2 Batteries Using High‐Concentration Electrolytes”. Advanced Functional Materials. 26 (4): 605—613. doi:10.1002/adfm.201503697  . 
  • Lu, Jun; Amine, Khalil (18. 11. 2013). „Recent Research Progress on Non-aqueous Lithium-Air Batteries from Argonne National Laboratory”. Energies. 6 (11): 6016—6044. doi:10.3390/en6116016  . 
  • Lu, Jun; Jung Lee, Yun; Luo, Xiangyi; Chun Lau, Kah; Asadi, Mohammad; Wang, Hsien-Hau; Brombosz, Scott; Wen, Jianguo; Zhai, Dengyun; Chen, Zonghai; Miller, Dean J.; Sub Jeong, Yo; Park, Jin-Bum; Zak Fang, Zhigang; Kumar, Bijandra; Salehi-Khojin, Amin; Sun, Yang-Kook; Curtiss, Larry A.; Amine, Khalil (јануар 2016). „A lithium–oxygen battery based on lithium superoxide”. Nature. 529 (7586): 377—382. doi:10.1038/nature16484. 
  • Lu, Yi-Chun; Xu, Zhichuan; Gasteiger, Hubert A.; Chen, Shuo; Hamad-Schifferli, Kimberly; Shao-Horn, Yang (8. 9. 2010). „Platinum−Gold Nanoparticles: A Highly Active Bifunctional Electrocatalyst for Rechargeable Lithium−Air Batteries”. Journal of the American Chemical Society. 132 (35): 12170—12171. doi:10.1021/ja1036572. hdl:1721.1/65124  . 
  • McCloskey, Bryan D.; Burke, Colin M.; Nichols, Jessica E.; Renfrew, Sara E. (2015). „Mechanistic insights for the development of Li–O 2 battery materials: addressing Li 2 O 2 conductivity limitations and electrolyte and cathode instabilities”. Chemical Communications. 51 (64): 12701—12715. doi:10.1039/C5CC04620C. 
  • Shi, L.; Xu, A.; Zhao, T. S. (2015). „Formation of Li 3 O 4 nano particles in the discharge products of non-aqueous lithium–oxygen batteries leads to lower charge overvoltage”. Physical Chemistry Chemical Physics. 17 (44): 29859—29866. doi:10.1039/c5cp03886c. 
  • Visco, S. J.; Nimon, E.; Katz, B.; Jonghe, L. C. D.; Chu, M. Y. (2004). Abstract No. 53. The 12th International Meeting on Lithium Batteries Abstracts. Nara, Japan. 
  • Zhai, Dengyun; Lau, Kah Chun; Wang, Hsien-Hau; Wen, Jianguo; Miller, Dean J.; Lu, Jun; Kang, Feiyu; Li, Baohua; Yang, Wenge; Gao, Jing; Indacochea, Ernesto; Curtiss, Larry A.; Amine, Khalil (11. 2. 2015). „Interfacial Effects on Lithium Superoxide Disproportionation in Li-O 2 Batteries”. Nano Letters. 15 (2): 1041—1046. doi:10.1021/nl503943z. 

Spoljašnje veze

уреди
Преузето из „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Litijum-vazdušna_baterija&oldid=28522457”