TEHNIKA

Kraj anksioznosti: s litij-zračnim baterijama moguće je voziti i do 1500 km s jednim punjenjem!

Novi tip baterije obećava višestruko veći kapacitet baterija uz manju težinu zahvaljujući jednoj sveprisutnoj tvari - zraku
Litij-ionska baterija
 Getty Images

Uz milijarde koje kompanije danas ulažu u razvoj novih tehnologija gotovo nestvarno zvuči da se neko veliko otkriće dogodi slučajno. A upravo se to dogodilo. Dok su testirali novi polimerni elektrolit u litij-ionskoj bateriji, znanstvenicima se dogodio slučajni proboj zraka u polimer. Prvo toga nisu bili ni svjesni, no kako su očitanja napona bila mnogo veća od očekivanih, ispitujući uzrok te ‘anomalije’ tek su naknadno ustanovili da je povećani prijenos elektrona između dviju elektroda u bateriji uzrokovan elektrokemijskim utjecajem kisika iz zraka.

image
Litij-ionska baterija
Getty Images

Ponovljeni pokusi pokazali su gotovo nevjerojatni potencijal koji donosi kisik u litijskoj bateriji. U teoroji, gustoća energije koja bi se mogla postići iznosi oko 5 kWh po kilogramu baterije. Čak kada bi se u praktičnoj primjeni postiglo tek 20-ak posto te vrjednosti – dakle, oko 1 kWh po kilogramu – to je otprilike pet puta više (!) nego što danas mogu pružiti najmodernije litij-ionske baterije. Znanstvenici su, naravno, uvjereni da će u komercijalnoj uporabi moći iskoristiti mnogo više od 20%, pa nije nerealno govoriti da bi nova tehnologija mogla iznjedriti baterije koje bi uz podjednaku veličinu i masu omogućavale desetak puta veći kapacitet, pa tako i doseg iz naslova, nedostižan današnjim električnim automobilima.

image
Litij-ionska baterija
Getty Images

Od prve komercijalne uporabe početkom 90-ih godina prošlog stoljeća do danas kapacitet litij-ionskih baterija se učetverostručio, tj. baterija jednake veličine danas može pohraniti četiri puta više električne energije. No, ta je tehnologija dosegla svoje granice i povećanje kapaciteta nije moguće bez istovremenog povećanja veličine i mase baterije. Zato društvo koje je ‘gladno’ za električnom energijom u pokretu hitno treba novi tip baterije veće gustoće energije. Iako tehnologija litij-zračnih baterija pokazuje nesumnjive prednosti, do komercijalizacije će trebati riješiti još neke ključne probleme. Primjerice, ako ćeliju baterije otvorite prema atmosferi, tj. zraku, osim poželjnog kisika u nju može ući svakako nepoželjna vlaga, jer voda i litij nisu najbolji prijatelji.

Pitanje kontaminacije ćelija zasigurno će se riješiti - već se eksperimentira s polupropusnim membranama i anorganskim krutim elektrolitima - pa je realno očekivati da ćemo u doglednoj budućnosti sve današnje baterije jednostvno zamijeniti litij-zračnima. A s obzirom da nova tehnologija rješava jedan od najvećih nedostataka električnih automobilima, čini da era motora s unutarnjim izgaranjem neizbježno ide svome kraju.

image
Dr. Kuzhikalail M. Abraham
Getty Images

Dr. Kuzhikalail M. Abraham, izumitelj litij-zračne baterije, već 45 godina istražuje tehnologiju baterija i priznati je svjetski stručnjak za litij-ionske i litij-sumporne baterije

Cijela podnica automobila za više stotina kilograma tešku bateriju? Takva slika uskoro bi mogla postati povijest, jer će za dostatan doseg litij-zračna baterija moći biti višestruko manja i lakša

Princip rada Litijske baterije koje "udišu i izdišu zrak"

Princip je poznat već desetak godina, ali će komercijalizacija još malo pričekati. No, što se točno događa u ćelijama litij-zračnih baterija? Kada koristite energiju iz baterije npr. za pokretanje elektromotra, molekule kisika (O2) iz zraka absorbiraju se kroz porozni sloj ugljika. Pozitivno nabijeni ioni litija (Li+), otopljeni u elektrolitu i nataloženi na sloj ugljika, kemijski reagiraju s kisikom, oslobađajući elektricitet i stvarajući litijev peroksid (Li2O2). Naravno, kod punjenja baterije proces se odvija u suprotnom smjeru; litijev peroksid pod naponom se rastavlja na litijeve ione, koji se kroz elektrolit vraćaju u sloj litija, i molekule kisika, koje se oslobađaju u atmosferu.

Želite li dopuniti temu ili prijaviti pogrešku u tekstu?
Linker
18. listopad 2020 07:34