Naukowcy opracowali nowy akumulator o 4 x większej gęstości energii niż konstrukcje litowo-jonowe

Naukowcy i inżynierowie z amerykańskiego centrum badań technologicznych Argonne twierdzą, że opracowali nowy akumulator, która ich zdaniem ma mieć czterokrotnie większą gęstość energii niż ogniwa litowo-jonowe.

Naukowcy z Illinois Institute of Technology (IIT) i U.S. Department of Energy’s (DOE) Argonne National Laboratory twierdzą, że nowy akumulator mógłby zwiększyć zasięg samochodów elektrycznych do ponad 1600 km, a także mógłby być kiedyś wykorzystany do zasilania ciężarówek i samolotów na krótszych trasach.

Głównym nowym składnikiem w akumulatorze litowo-powietrznym jest stały elektrolit zamiast zwykłej postaci ciekłej – informuje Argonne w komunikacie prasowym.

Chemia akumulatora ze stałym elektrolitem może potencjalnie zwiększyć gęstość energii nawet czterokrotnie w stosunku do konstrukcji litowo-jonowych, co przekłada się na większy zasięg pojazdów.

Larry Curtiss z Argonne mówi, że akumulator litowo-powietrzny ma najwyższą przewidywaną gęstość energii spośród wszystkich technologii rozważanych dla następnej generacji ogniw innych niż litowo-jonowe.

Przez ponad dekadę naukowcy w Argonne i innych miejscach pracowali bez wytchnienia, aby opracować akumulator litowy, który wykorzystuje tlen zawarty w powietrzu – powiedział Curtiss.

Argonne informuje, że w poprzednich projektach litowo-powietrznych, lit w anodzie litowo-metalowej przemieszcza się przez ciekły elektrolit, aby połączyć się z tlenem podczas rozładowania, dając nadtlenek litu (Li₂O₂) lub ponadtlenek (LiO₂) na katodzie. Nadtlenek lub ponadnadtlenek litu jest następnie rozkładany na lit i tlen podczas ładowania. To ta sekwencja reakcji magazynuje i uwalnia energię.

Nowy, stały elektrolit składa się z ceramicznego materiału polimerowego wykonanego ze stosunkowo niedrogich pierwiastków w formie nanocząstek. To ciało stałe w trakcie rozładowywania umożliwia reakcje chemiczne, których produktem jest tlenek litu (Li₂O).

Reakcja chemiczna dla nadtlenku lub ponadtlenku litu angażuje tylko jeden lub dwa elektrony na cząsteczkę tlenu, podczas gdy ta dla tlenku litu są to już cztery elektrony – mówi Rachid Amine, chemik z Argonne.

Nowy akumulator ma mieć aż 1200 Wh/kg!

Nowa konstrukcja jest pierwszym akumulatorem litowo-powietrznym, który umożliwia w temperaturze pokojowej reakcję angażującą cztery elektrony. Działa on również z tlenem dostarczanym przez powietrze z otoczenia. To pozwala uniknąć konieczności stosowania zbiorników z tlenem do pracy, co według Argonne było problemem we wcześniejszych rozwiązaniach.

Ford i BMW inwestują 130 mln dolarów w akumulatory półprzewodnikowe

Przy dalszym rozwoju spodziewamy się, że nasz nowy projekt ogniwa litowo-powietrznego osiągnie rekordową gęstość energii 1200 Wh/kg. To prawie cztery razy więcej niż w przypadku konstrukcji litowo-jonowych  – mówi Curtiss.

Źródło: Argonne