Kabarık karbon elektrotlar, lityum-hava pillerini gerçeğe yakınlaştırır

Lityum iyonundan on kat daha fazla güç - ancak on yıl sonra: Kabarık bir karbon elektrot, bilim insanlarını çalışabilir bir lityum-hava pili üretmeye bir adım daha yaklaştıran Cambridge Üniversitesi'ne getirdi. Ancak birçok teknik zorluk devam ediyor.

Bugünün lityum iyon pilleri hafif, ancak depoladıkları şarj için hantal. Diğer pil kimyaları daha iyi bir enerji yoğunluğuna sahiptir. Yıllarca bilim adamları, Li-iyonun tüm avantajlarına sahip piller üretmenin yollarını arıyorlardı, ancak bu daha az yer kaplıyor.

Li-ion'un on katı kadar teorik enerji yoğunluğuna sahip lityum-hava pilleri İleriye giden yol olarak görüldü, ancak deneysel modeller şu ana kadar kararsız, zayıf şarj veya deşarj oranları ve düşük enerji verimliliği ile kanıtlanmıştır. Daha da kötüsü, sadece saf oksijenle çalıştırılabilir, bu da normal bir atmosferde kullanılmasını imkansız kılar.

Atmosferik problem hala çözülemez, ancak Cambridge Science dergisinde yayınlanan bir makalede Cambridge Üniversitesi'nden araştırmacılar Lityum iyodür ekleyerek ve grafen tabakalarından oluşan kabarık karbon elektrot kullanarak bazı stabilite ve verimlilik problemlerini çözmüşlerdir.

Li-ion pillerin pozitif ve negatif elektrotları sırasıyla bir metal oksit ve grafitten yapılmıştır. Organik bir çözücü içinde çözünmüş bir lityum tuzu, iki elektrot arasında lityum iyonları taşıyan bir elektrolit görevi görür.

Tao Liu, Clare P. Gray ve meslektaşları tarafından geliştirilen lityum-hava pilinde, karbon elektrodu grafen gözenekli bir formudur. Diğer lityum-hava pil tasarımlarında kullanılan lityum peroksitten ziyade kristal lityum hidroksit (LiOH) oluşturarak ve çıkartarak yükü depolamayı seçmişlerdir.

Lityum iyodür ekleyerek bunlar önlenebilmiştir. Önceki tasarımları yavaş yavaş zehirleyen istenmeyen kimyasal reaksiyonların çoğu. Bu, çoklu şarj ve deşarj döngülerinden sonra bile hücrenin stabilitesini geliştirdi. Şimdiye kadar, hücreyi 2000 kez yeniden şarj edebildiler.

Bu ve diğer tweaks'lerin tasarımları, Li-ion hücrelerinkiyle uyumlu olarak, şarj ve deşarj arasındaki voltaj farkını yaklaşık 0.2 volt olarak tuttular. diğer lityum hava tasarımları için 0.5-1V'a. Diyorlar ki, hücrelerini yüzde 93 enerji verimli yapıyor.

Yine de, piller ticari üretime girmeden önce çözülecek bir çok sorun var. Kapasitesi yüksek oranda şarj ve deşarj oranına bağlıdır ve dendritlerin oluşumuna, bataryanın elektrodunu kısa devre edebilen ve patlamaya neden olabilen saf lityum liflerine karşı hala hassastır. Deney hücresinin ihtiyaç duyduğu saf oksijene ek olarak nitrojen, karbondioksit ve su buharı içeren hava sorunu da var.