Передача, распределение и накопление электроэнергии

Литий-воздушные технологии: неутешительные выводы

26 января 2017 г. в 14:54

Ахиллесовой пятой современной техники является источник питания. Ни производители, ни ученые не могут явить миру аккумулятор, который по ключевым параметрам соответствовал бы вызовам ХХI века. Группа Даниила Иткиса из МГУ имени М.В.Ломоносова изучила процессы, протекающие в литий-воздушных аккумуляторных батареях (ЛВАБ) и попыталась разобраться в перспективности этой технологии, во много раз превышающей показатели энергоемкости литий-ионных аккумуляторных батарей (ЛИАБ).

Электрохимические ячейки, использующиеся для исследования процессов в литий-воздушных аккумуляторах.
Источник: Даниил Иткис, МГУ.

Работа ученых МГУ имени М.В.Ломоносова направлена на изучение электрохимического восстановления кислорода в литий-воздушном аккумуляторе. Механизм работы ЛВАБ заключается в следующем: при разряде АБ отрицательный электрод (это литиевая фольга), растворяется, и образующиеся ионы лития мигрируют через слой электролита к положительному электроду – пористой углеродной губке, пропитанной электролитом. Кислород воздуха, поступающий в ячейку снаружи, растворяется в электролите, и его молекулы достигают углеродного положительного электрода. Именно на границе углерода и электролита протекает электрохимическое восстановление кислорода. Молекулы кислорода, получая электроны из углеродного материала, соединяются с ионами лития. В итоге образуется продукт разряда аккумулятора — твердый пероксид лития, который оседает в порах углеродного материала. Но образуется пероксид не сразу — сначала получаются очень активные частицы, супероксид-анионы.

А вот в ЛИАБ металлического лития нет: и в отрицательном, и в положительном электроде литий находится в форме ионов (отсюда и название). Показатели удельной энергии ЛИАБ (на сегодня) составляют 220-240 Вт*ч/кг (в расчете на массу ячеек с учетом массы корпуса). Более половины массы ячейки составляют активные материалы, в которые внедряется литий. Все остальное — это электролит, токосъемники, корпус и различные добавки. В ЛВАБ активных материалов для внедрения лития не требуется. Как следствие, меньшая масса аккумулятора. Поэтому и энергозапас на единицу массы у таких АБ должен быть выше.

Но не все так радужно и самое главное, что ЛВАБ можно перезарядить всего лишь несколько раз, после чего углеродный положительный электрод перестает проводить электрический ток. Затем материалы «портятся», а электролит расходуется на побочные процессы окисления. Поиск уязвимых мест в углеродном материале, которые подвергаются деструкции, позволит ученым приблизить ЛВАБ к реальности, чтобы перенести их изготовление из лаборатории на производство.

«Разработка нового типа металл-воздушных батарей с неводными электролитами, а именно литий-воздушных источников тока, наделав много шума несколько лет назад, сегодня зашла в тупик. Оказалось, что восстановление кислорода в этих литий-воздушных аккумуляторах проходит крайне сложно и многоступенчато и к тому же сопровождается кучей нежелательных побочных реакций. Желание многих исследователей и инноваторов поскорее коммерциализировать такие батарейки, которые могли бы превысить ключевые показатели литий-ионных аккумуляторов во много раз, оказалось нереализуемым без глубокого понимания механизмов процессов, протекающих внутри аккумулятора», — комментирует один из авторов исследования, старший научный сотрудник кафедры неорганической химии химического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова, кандидат химических наук Даниил Иткис.

Научная группа Даниила Иткиса показала, что механизм реакции может быть различным и в зависимости от степени дефектности углеродного материала, из которого изготавливают электроды. Ученые сравнивали протекание процессов на разных модельных графитовых электродах. Ранее исследователи предположили, что атака на углеродные материалы супероксид-анионов начинается в местах, где присутствуют дефекты углерода, и последняя работа подтвердила гипотезу в реально используемых электролитах.

«Сказать, будут ли литий-воздушные аккумуляторы дешевле или дороже литий-ионных, пока трудно. Гипотетически, дешевле. Но все дело в деталях . Может оказаться, что для достижения перезаряжаемости придется добавлять какие-то очень дорогие добавки, например. Могу сказать, что до 2020-2025 года ожидать каких-то серийных образцов точно не стоит», — говорит ученый.

Полностью результаты исследований представлены в статье, опубликованной в журнале The Journal of Physical Chemistry С.

Источник: ИА «Элек.ру»

👉 Подписывайтесь на Elec.ru. Мы есть в Телеграм, ВКонтакте и Одноклассниках

Читайте также
Новости по теме
Объявления по теме

ПРОДАМ: Универсальные аккумуляторные батареи Delta DTM L

Герметизированные необслуживаемые свинцово-кислотные аккумуляторы DELTA серии DTM L изготавливаются по технологии AGM (электролит, абсорбированный в стекловолоконном сепараторе) и оснащены VRLA клапанами. Особенности: — Технология AGM позволяет рекомбинировать до 99% выделяемого газа; — Нет ограничений на воздушные перевозки; — Соответствие требованиям UL, IEC, Гост Р; — Легированные кальцием свинцовые пластины обеспечивают низкий саморазряд, высокую конструктивную прочность решетки; — Необслуживаемые. Не требует долива воды; — Высокая плотность энергии; — Корпус аккумулятора выполнен из пластика ABS,не поддерживающего горение. Срок службы: — 10-12 лет Метод заряда: Заряд постоянным напряжением (25°С): — Циклический режим 2,35 – 2,4 В/эл — Буферный режим 2,25 – 2,3 В/эл ПРИМЕНЕНИЕ — Источники резервного питания; — Источники бесперебойного питания; — Насосы, котлы систем отопления; — Аварийное энергоснабжение
Николаев Леонид · ЭНЕРГОПУСК · 22 марта · Россия · г Москва
Универсальные аккумуляторные батареи Delta DTM L

ПРОДАМ: Аккумуляторные батареи Delta для ИБП HRL

Свинцово-кислотные аккумуляторы DELTA серии HRL являются герметизированными, необслуживаемыми с системой рекомбинации газов (VRLA). Изготавливаются по технологии AGM (электролит, абсорбированный в сепараторе). Благодаря данной технологии аккумуляторы являются непроливаемыми и имеют превосходные разрядные характеристики на коротких временах разряда.Серия HRL относится к линейке DELTA UPS series, разработанной специально для использования в источниках бесперебойного питания ЦОД, систем связи и другого оборудования. Особенности — Технология AGM позволяет рекомбинировать до 99% выделяемого газа; — Нет ограничений на воздушные перевозки; — Соответствие требованиям UL, IEC, Гост Р; — Легированные кальцием свинцовые пластины обеспечивают низкий саморазряд, высокую конструктивную прочность решетки; — Необслуживаемые. Не требует долива воды; — Высокая плотность энергии; — Корпус аккумулятора выполнен из пластика ABS,не поддерживающего горение; — Срок службы: 10-12 лет; — Метод заряда: Заряд постоянным напряжением (25°С); — Циклический режим 2,3 – 2,35 В/эл; — Буферный режим 2,23 – 2,27 В/эл ПРИМЕНЕНИЕ — Источники бесперебойного питания; — Источники резервного энергоснабжения; — Объекты связи; — Объекты энергетики; — Системы солнечной и ветроэнергетики
Николаев Леонид · ЭНЕРГОПУСК · 22 марта · Россия · г Москва
Аккумуляторные батареи Delta для ИБП HRL

ПРОДАМ: Аккумулятор Leoch DJM 12100

Компания ЭЛМИКС поставляет герметичные, необслуживаемые аккумуляторные батареи Leoch: Leoch DJ, Leoch DJM, Leoch DJW, Leoch FT, Leoch LHR, Leoch LP, Leoch LPC, Leoch LPF, Leoch LPG, Leoch LPL, Leoch LPX. Также реализуем аккумуляторы других популярных марок, стабилизаторы, источники бесперебойного питания, инверторы, электрогенераторы, зарядные устройства и тестеры, аккумуляторные стеллажи и шкафы. Гарантия на все товары. Отгрузка в кратчайшие сроки. Доставка по Москве, отгрузка по России осуществляется с помощью транспортных компаний: железнодорожным или автотранспортом, либо любым другим удобным для Вас способом. Будем рады сотрудничать с Вами! C каталогом продукции можно познакомиться на нашем сайте.
Кауров Владимир · ЭЛМИКС · 27 февраля · Россия · г Москва
Аккумулятор Leoch DJM 12100

ПРОДАМ: Аккумуляторы для систем питания в ассортименте

Компания ЭЛМИКС поставляет герметичные, необслуживаемые аккумуляторные батареи: Sonnenschein A400 (A412/65, A412/85, A412/100). Sonnenschein A400FT (A412/120 FT). Sonnenschein A500 (A512/65, A512/115, A512/200). Sonnenschein A600 (7 OPzV 490, 6 OPzV 420, 10 OPzV 1000). Sonnenschein A700. Marathon: L6V160, L12V80, L12V55FT, M12V155 FT, M12V125 FT, M12V105 FT, M12V90 FT, M12V60 FT, M12V50 FT, M12V35 FT, M06V200 FT, M12V90, M12V70. Sprinter серии P: P12V2130, P12V1575, P12V1220, P12V875, P12V600. Sprinter серии S: S12V370, S12V300, S12V500. CSB серии GP: GP12650 GP12400 GP12260. CSB серии GPL: GPL12750 GPL12880 GPL121000. CSB серии HR: HR1234 HR1251 HR1221. CSB серии HRL: HRL1234. Yuasa серии NP: NP38-12, NP65-12, NP24-12. Yuasa серии NPL: NPL200-6, NPL65-12 I, NPL100-12, NPL78-12 I, NPL38-12 I. Coslight GFM: 6-GFM-200c, 6-GFM-100c, 6-GFM-150c, 6-GFM-65c, 6-GFM-38c. Coslight GFMG: GFMG-420, GFMG-490, GFMG-1000, Coslight GFMX: 3-GFM-200X, 6-GFM-100X, 6-GFM-65X, 6-GFM-38X, 6-GFM-120X, 6-GFM-150X Fiamm FG: FG27004, FG2A007, FG2M009, FG2F009, FG24204, FG26504. Fiamm FGH: FGH20902, FGH21202. Fiamm FGHL20902. Fiamm FLB: 12 FLB 280, 12 FLB 200, 12 FLB 400, 12 FLB 350, 12 FLB 250. Fiamm XLB: 12XLB 490, 12 XLB 420. Fiamm UMBT: 12 UMTB 105, 12 UMTB 92, 12 UMTB 100 S, 12 UMTB 60. Fiamm SLA: 6 SLA 180, 6 SLA 160, 2 SLA 500. Oerlikon Rackline. Oerlikon Blockline. Oerlikon Towerline. Leoch DJ, Leoch DJM, Leoch DJW, Leoch FT, Leoch LHR, Leoch LP, Leoch LPC, Leoch LPF, Leoch LPG, Leoch LPL, Leoch LPX. Tudor TD, Tudor UPS, Tudor FT. HAZE, серий: HZB 6, 12V Моноблок, HZB FA 12V Моноблок, HZS 4, 6 & 12V Моноблок, HZB 2V Аккумулятор, HZY 6, 12V Моноблок, HZY FA 12V Моноблок, HZY 2V Аккумулятор. Powerman серия MICRO: от 6V 0.5AH до 6V12AH и 12V0.8AH до 12V26AH; Powerman стационарные батареи: серия MEDIUM (12V): от 12V26AH до 12V200AH; серия MACRO (2V) : от 2V120AH до 2V3000AH. Power Battery серии PRC. Гарантия на все товары. Отгрузка в кратчайшие сроки. Доставка по...
Кауров Владимир · ЭЛМИКС · 27 февраля · Россия · г Москва
Аккумуляторы для систем питания в ассортименте

ПРОДАМ: Аккумуляторные батареи Delta для ИБП HR

Батареи DELTA серии HR являются свинцово-кислотными, герметизированными, необслуживаемыми аккумуляторами с системой рекомбинации газов (VRLA). Произведены по технологии AGM (электролит, абсорбированный в стекловолоконном сепараторе). Благодаря данной технологии аккумуляторы не требуют долива дистиллята на протяжении всего срока службы. Особенности: — Технология AGM позволяет рекомбинировать до 99% выделяемого газа; — Нет ограничений на воздушные перевозки; — Соответствие требованиям UL, IEC, Гост Р; — Легированные кальцием свинцовые пластины обеспечивают низкий саморазряд, высокую конструктивную прочность решетки; — Необслуживаемые. Не требует долива воды; — Высокая плотность энергии; — Корпус аккумулятора выполнен из пластика ABS,не поддерживающего горение. Срок службы — До 26Ач включительно – 8 лет. — Delta HR 12-40, HR 12-65, HR 12-100 – 10-12 лет. — Метод заряда: Заряд постоянным напряжением (25°С); — Циклический режим 2,35 – 2,4 В/эл; — Буферный режим 2,25 – 2,3 В/эл ПРИМЕНЕНИЕ — Источники бесперебойного питания; — Источники резервного энергоснабжения; — Медицинское оборудование; — Различные области приборостроения; — Системы солнечной и ветроэнергетики
Николаев Леонид · ЭНЕРГОПУСК · 22 марта · Россия · г Москва
Аккумуляторные батареи Delta для ИБП HR
Российский производитель и бренд низковольтной аппаратуры: электрооборудования для ввода, распределения и учета электричества, локальной автоматизации технологических процессов, а также комплексных энергоэффективных решений для любой отрасли индустрии.