Fluffy ugljika elektroda donijeti litij-zrak baterije bliže stvarnosti

Današnje litij-ionske baterije su lagane, ali prostrane za naplatu koju pohranjuju. Druge kemikalije akumulatora imaju bolju gustoću energije. Znanstvenici su godinama tražili načine da baterije sa svim prednostima Li-iona, ali zauzimaju manje prostora.

Baterije litij-zrak, s teoretskom gustoćom energije deset puta više od Li-iona kao put naprijed, ali eksperimentalni modeli do sada su bili nestabilni, s lošim stopama punjenja ili pražnjenja i niskom energetskom učinkovitošću. Što je još gore, oni mogu raditi samo u čistom kisiku, što ih čini nepraktičnim za uporabu u normalnoj atmosferi.

Problem atmosfere još je neriješen, no u radu objavljenom u časopisu Science u petak, istraživači na Sveučilištu Cambridge opisuju kako su riješili su neke od problema stabilnosti i učinkovitosti dodavanjem litijevog jodida i uporabom fluffy ugljične elektrode napravljene od listova grafena.

Pozitivne i negativne elektrode u Li-ion akumulatorima izrađene su od metalnog oksida i grafita. Litijeva sol otopljena u organskom otapalu djeluje kao elektrolit, no sadrži litijeve ione između dviju elektroda.

U bateriji litij-zrak koju su razvili Tao Liu, Clare P. Gray i kolege iz Cambridgea, ugljična elektroda je izrađena od

Oni su odlučili pohraniti naboj formiranjem i uklanjanjem kristalnog litijevog hidroksida (LiOH), a ne litij peroksida koji se koristi u drugim izvedbama akumulatora litij-zrak.

Dodavanjem litijevog jodida bili su u mogućnosti izbjegavati mnoge od neželjenih kemijskih reakcija koje su polako trovale prethodne projekte. To je poboljšalo stabilnost stanica čak i nakon višestrukih ciklusa punjenja i pražnjenja. Do sada su uspjeli napuniti ćeliju 2000 puta. Ovaj i drugi ugađanje njihovom dizajnu omogućili su da zadrže naponski raspor između punjenja i pražnjenja u skladu sa stanjem Li-ion ćelija, oko 0,2 volti, u usporedbi s do 0,5-1V za druge dizanje litija zraka. To, kažu, čini njihovu ćeliju 93 posto energetski učinkovite.

Još uvijek postoji niz problema koji će se riješiti, iako, prije nego što baterija uđe u komercijalnu produkciju. Njegova je sposobnost jako ovisna o brzini punjenja i pražnjenja, a još je uvijek osjetljiva na stvaranje dendrita, vlakana čistog litija koji mogu kratko spajati akumulatorsku elektrodu i uzrokovati eksploziju. Tu je i problem zraka koji sadrži dušik, ugljični dioksid i vodenu paru, uz čisti kisik koji eksperimentalna stanica zahtijeva.