Megszülethetett a legtartósabb, leghatékonyabb lítium-levegő akkumulátor

Egy lítium-levegő akkumulátor sokkal több energiát képes tárolni, mint a hagyományos lítium-ion technológia, ám a rövid élettartam és a gyengébb hatékonyság akadályozta a gyakorlati alkalmazását. Legalábbis eddig.

Egy kínai kutatócsoport áttörést ért el a lítium-levegő (Li-O2) technológiájú akkumulátorokkal: oldódó katalizátor segítségével jelentősen javították a teljesítményt, amelynek hatékonysága közel 96 százalékos, az akkumulátor élettartama pedig meghaladja a 960 órát, amivel már versenyképes lehet a hagyományosan 1000-1500 órás lítium-ionos megoldásokkal szemben is.
Technológiai kihívások leküzdése

A lítium-levegő akkumulátorok jelentősen eltérnek a klasszikus lítium-ion akkumulátoroktól. Míg utóbbiakban a lítiumionok két elektróda között vándorolnak, a Li-O2 akkumulátorok egy fémes lítium anódot használnak, amelyből az ionok kiszabadulnak, majd a katódon reakcióba lépnek a környezeti oxigénnel és lítium-peroxidot (Li2O2) képeznek. Töltés során a folyamat visszafordul: a lítium visszatér az anódra, az oxigén pedig felszabadul – írják a kutatók a Wiley Online Könyvtárban közölt tanulmányukban.

Az egyik legfőbb akadály a technológia gyakorlati alkalmazása előtt a „túlfeszültség” volt, ami lassíthatja a kémiai reakciókat, így csökkentve a hatékonyságot. Emellett a katód pórusai gyakran eltömődtek a reakció során keletkező melléktermékek miatt, ami ugyancsak a teljesítmény csökkenéséhez vezetett.
A katalizátor, ami mindent megváltoztathat

A Daliani Kémiai-Fizikai Intézet kutatói egy olyan, különleges imidazol-jodid sót (1,3-dimetil imidazolium-jodid – DMII) alkalmaztak, amely képes csökkenteni a túlfeszültséget, gyorsítani a reakciókat és hatékonyabbá tenni a töltés folyamatát. A DMII egyik kulcseleme az I− ionok jelenléte, amelyek a töltés kisülése és feltöltése közben képesek átalakulni, javítva ezzel a katódon zajló folyamatokat. A DMII ráadásul képes egy stabil védőréteget képezni az anódon, így megakadályozza az elektrolit lebomlását és csökkenti a nem kívánatos reakciókat.

A laboratóriumi tesztek igazolták az új technológia hatékonyságát: a 0,52 voltos alacsony túlfeszültség, a 960 órát meghaladó ciklusállóság, valamint a Li2O2 szinte teljesen visszafordítható kialakulása és lebomlása egyértelműen igazolják az elért előrelépést – állapítja meg a tanulmány.

A kutatók szerint ez a fejlesztés közelebb hozhatja a lítium-levegő akkumulátorok kereskedelmi forgalomba hozatalát, mivel megoldást nyújthat a korábbi élettartam- és teljesítményproblémákra.

A Li-O2 technológia áttörése komoly lehetőséget jelent a megújuló energiaforrások tárolásában és az elektromos járművek hatékonyságának növelésében. Ha sikerül a jelenlegi fejlesztéseket ipari méretben is alkalmazni, a lítium-levegő akkumulátorok a jövő energiaellátásának kulcsszereplői lehetnek.

uzletem.hu