Литий-воздушные аккумуляторы – Рекордная плотность энергии и производительность

TehnObzor

11 июня

Оглавление

- Преодоление электронного барьера

- Высокая мощность и пожаробезопасность

Литий-воздушный аккумулятор, сравнимый по плотности энергии с бензином, может стать революционным решением, которого так долго ждали электромобили.

В рамках значительного достижения в области хранения энергии нового поколения исследователи создали литий-воздушный аккумулятор (тип батареи, использующий кислород из окружающего воздуха в качестве окислителя).

В будущем он сможет конкурировать с бензином по плотности энергии (количеству энергии, хранимому в единице массы), предлагая до 4-раз большую ёмкость по сравнению с современными литий-ионными батареями. В случае масштабной реализации эта технология преобразует всё — от электромобилей до систем хранения энергии в электросетях.

Это передовое достижение основано на реализации четырёхэлектронной химической реакции — процесса, который ранее никогда не удавалось совершить в литий-воздушном аккумуляторе, работающем при комнатной температуре.

Преодоление электронного барьера

Это важно, поскольку большинство литиевых аккумуляторов до сих пор могли использовать только одно- или двухэлектронные реакции, что ограничивало количество накапливаемой ими энергии.

Традиционно литий-воздушные аккумуляторы производили супероксид лития (LiO₂) или пероксид лития (Li₂O₂), оба из которых ограничивают выход энергии. Новая конструкция аккумулятора преодолевает этот барьер, обеспечивая образование и разложение оксида лития (Li₂O) — реакционного пути, который позволяет хранить гораздо больше энергии.

Ключевым элементом этого прорыва является разработка твёрдого электролита (твёрдого материала, проводящего ионы, который заменяет горючие жидкие аналоги) со встроенными наночастицами, богатыми литием.

Этот композитный электролит, созданный на основе керамико-полиэтиленоксидной полимерной матрицы, заменяет легковоспламеняющиеся жидкие электролиты, используемые в традиционных конструкциях аккумуляторов.

Высокая мощность и пожаробезопасность

Устраняя риск утечки или возгорания, новая твердотельная конфигурация не только повышает безопасность, но и стабилизирует электрохимические процессы в аккумуляторе, что необходимо для поддержания более энергоёмких реакций в течение длительного времени.

На схеме показана литий-воздушная ячейка аккумулятора, состоящая из литиевого металлического анода, воздушного катода и твердого керамического полимерного электролита (CPE). При разряде и зарядке ионы лития (Li+) перемещаются от анода к катоду, а затем обратно.

В основе этой химии лежит мощный катализатор (вещество, ускоряющее реакцию): фосфид тримолибдена (Mo₃P). Этот катализатор способствует критически важному четырёхэлектронному переносу, обеспечивая при этом стабильность реакции в течение длительного использования.

По словам исследователей, такой аккумулятор выдерживает не менее 1000 циклов зарядки-разрядки при комнатной температуре без значительной деградации — это важнейший рубеж для практической жизнеспособности.

Для подтверждения того, что желаемая реакция действительно происходит, команда исследователей использовала криогенную просвечивающую электронную микроскопию (метод детального изучения материалов при сверхнизких температурах).

Их анализ подтвердил обратимое образование и разложение оксида лития, тем самым подтвердив успех четырёхэлектронной реакции.

Этот работающий при комнатной температуре литий-воздушный аккумулятор переосмысливает возможности аккумуляторных технологий. С прогнозируемой плотностью энергии в 1200 ватт-часов на килограмм, в настоящее время он обладает самым высоким потенциалом среди всех известных технологий перезаряжаемых аккумуляторов.

Последствия этого открытия огромны. В случае коммерциализации эта разработка может радикально увеличить запас хода электромобилей, одновременно значительно уменьшив вес и размер батарей.

Она также может обеспечить более эффективное и безопасное хранение энергии от прерывистых возобновляемых источников, как солнце и ветер, что является важным требованием для устойчивой энергетической сети.

Поддержанная мощной коалицией источников финансирования, включая Министерство энергетики США, эта работа закладывает основу для нового поколения безопасных, высокоёмких аккумуляторов, работающих при комнатной температуре, которые могут обеспечить энергией более чистый, электрифицированный мир.

Источник:  https://dzen.ru/a/aEljyRKa1Fdi...

К сведению читателей. Каждая клеточка физического тела человека содержит микроэлектростанцию, которая обеспечивает её энергией для жизни. Как на самом деле устроено наше физическое тело и за счет чего оно способно осуществлять свою жизнедеятельность можно посмотреть здесь.

Для справки. На сайте КОНТ все символы, слова и фразы, которые выделены синим цветом, являются активными ссылками. Если не изучать материал по таким активным ссылкам, то содержание предлагаемой статьи может быть понято неверно.

Существует абсолютное и безотказное оружие массового поражения, которое несравнимо более могущественное и эффективное, чем ядерное или любые иные виды оружия массового поражения, которые были созданы для физического уничтожения людей. Но вместе с этим есть гарантированная защита и оберег от него. «И не бойтесь убивающих тело, души же не могущих убить; а бойтесь более Того, Кто может и душу, и тело погубить в геенне». Евангелие от Матфея 10:28 https://cont.ws/@bernardshaw17... - Путин считает важным внимание к его работе, а не к персоне / Обращение к Владимиру Путину

Как естественно и просто проявляется скрытый потенциал нашего сознания: https://cont.ws/@bernardshaw17... - О достижении Царства Божьего на Земле или Рождение в Духе

https://cont.ws/@bernardshaw17... - ПАТРИАРХ КИРИЛЛ: СВЯТОЙ ДУХ СОВЕРШЕНСТВУЕТ НАС

Сердечный центр сознания человека от природы, изначально наделён способностью к получению прямых знаний по сверхсознательному интуитивному каналу, и они априори истинны. Этот факт был подтверждён архимандритом Иоанном Крестьянкиным, который благословил Президента России Владимира Путина. https://cont.ws/@bernardshaw17... - С каждым из нас происходит лишь то, что должно происходить, иначе не бывает никогда или как не попасть в хищные лапы своих коварных противников. А.В. Клюев

https://cont.ws/@bernardshaw17... - А.В. Клюев. Можно ли, посещая православный храм свистеть естественным образом так громко, чтобы этот свист был реально услышан и служителями храма?

https://cont.ws/@bernardshaw17... - А. В. Клюев - Страдания, ради духовного роста. Зачем нам нужны катаклизмы и войны

https://cont.ws/@bernardshaw17... - А.В. Клюев. Возможность радикального упрощения любой профессиональной деятельности стала уже реальным фактом для каждого конкретного человека

https://cont.ws/@bernardshaw17... - Благодать рождается только в пустом уме. О невероятно фантастической силе молчащего ума. А.В. Клюев

https://cont.ws/@bernardshaw17... - Как рождаются мысли? Они обычно приходят сами, чтобы устроить хаос и чехарду в нашем разуме, но об этом прискорбном явлении догадываются далеко не все. А.В. Клюев

В закрепленном комментарии можно прочитать актуальные публикации об истинной Природе человека, о цели и смысле нашей жизни и почему мы мыслим именно так, как это есть по факту, а не иначе.