Wetenschappers leveren lithium-zuurstofbatterij met een langere levensduur

Categorie: Klimaatverandering Geplaatst 23 aug

Meer energie in batterijen verpakken is de sleutel tot het leveren van elektrische auto's met een groter bereik, smartphones die dagen meegaan - en overal goedkopere elektronische producten.

De belofte: Lithium-zuurstofbatterijen vormen een van de meer veelbelovende wegen in die richting. Ze zouden de energiedichtheid een orde van grootte kunnen verhogen ten opzichte van conventionele lithium-ionbatterijen, althans in theorie. In een papier vandaag gepubliceerd in Wetenschap , hebben onderzoekers van de Universiteit van Waterloo manieren gevonden om enkele van de belangrijkste hindernissen aan te pakken om dat potentieel om te zetten in commerciële realiteit.

De uitdaging: Een kritiek probleem was dat als een lithium-zuurstofbatterij ontlaadt, zuurstof wordt omgezet in superoxide en vervolgens in lithiumperoxide, reactieve verbindingen die de onderdelen van de batterij na verloop van tijd aantasten. Dat beperkt op zijn beurt het oplaadvermogen - en elk praktisch nut.

Het voorschot: Om het probleem te omzeilen, schakelden onderzoekers over van een koolstofkathode naar een kathode gemaakt van nikkeloxide en ondersteund door een roestvrijstalen gaas. Ze gebruikten ook gesmolten zout voor de elektrolyt - het deel van de batterij dat positief geladen ionen tussen de elektroden laat bewegen - en verhoogden de bedrijfstemperatuur van de batterij tot 150 ˚C.

Die stappen maakten het mogelijk om ongeveer drie keer zoveel laadcycli te bereiken als eerdere inspanningen op het gebied van lithium-zuurstof. De onderzoekers slaagden er ook in om de energie per massa-eenheid met meer dan 50 procent te verhogen.

Deze ontdekking benadrukt enorme kansen .... om nieuwe batterijtechnologieën mogelijk te maken die mogelijk kunnen wedijveren met lithium-ionbatterijen en andere opslagtechnologieën, schrijven MIT-onderzoekers in een begeleidend stuk .

Wacht het af... : Maar de vooruitgang op het gebied van batterijen is ongelooflijk traag, waardoor veelbelovende vooruitgang in het laboratorium vele jaren nodig heeft om de commerciële arena te bereiken (zie Advance verdubbelt de levensduur van energierijke batterijen voor elektrische auto's.) In het bijzonder zouden deze batterijen nog steeds nodig hebben om veel meer levenscycli te bereiken om te kunnen concurreren met producten die momenteel op de markt zijn.

Linda Nazar , een co-auteur van de studie, benadrukt dat de onderzoekers geen praktisch ontwerp hebben geleverd voor de commerciële productie van lithium-zuurstofbatterijen, wat volgens haar meer dan 15 jaar duurt.

We zijn misschien oneindig ver van commercialisering - aangezien onze batterij is ontworpen - maar belangrijker nog, dit concept zal hopelijk leiden tot nieuwe ontwerpen die ons daar kunnen brengen, zei ze in een e-mail.