Batterie au lithium-oxygène, ou lithium-air, les piles ont été vantés comme la batterie "Ultimate" en raison de leur densité théorique de l'énergie, ce qui est dix fois supérieure à celle d'une batterie au lithium-ion. Une telle haute densité d'énergie serait comparable à celui de l'essence -- et permettrait à une voiture électrique avec une batterie qui est un cinquième du coût et un cinquième le poids de ceux qui sont actuellement sur le marché pour en voiture de Londres à Édimbourg sur une seule charge.
Toutefois, comme c'est le cas avec d'autres batteries nouvelle génération, il y a plusieurs problèmes pratiques qui doivent être réglées avant de batteries lithium-air devenir une alternative viable à l'essence.
Maintenant, les chercheurs de l'Université de Cambridge ont démontré comment certains de ces obstacles peuvent être surmontés, et développé un laboratoire-based démonstrateur d'une pile au lithium-batterie d'oxygène qui a une plus grande capacité, une plus grande efficacité énergétique et une meilleure stabilité sur les tentatives précédentes.
Leur repose sur une démonstratrice hautement poreux, "Fluffy électrode de carbone des faits de graphène (comprenant un atome-d'épaisses couches d'atomes de carbone), et d'additifs qui modifient les réactions chimiques à l'oeuvre dans la batterie, en le rendant plus stable et plus efficace. Alors que les résultats, présentés dans la revue Science, sont prometteurs, les chercheurs soulignent que cette batterie lithium-air pratique reste encore au moins une dizaine d'années.
"Ce que nous avons réalisé est une avancée significative pour cette technologie et propose de nouveaux domaines de recherche -- nous n'avons pas résolu tous les problèmes inhérents à cette chimie, mais nos résultats ne montrer les routes vers un dispositif concret ", a déclaré le professeur Clare Gray de Cambridge's Département de chimie, l'auteur principal du document.
Bon nombre des technologies que nous utilisons tous les jours ont été de plus en plus petits, plus rapides et moins chers à chaque année -- à l'exception notable des batteries. Outre la possibilité d'un smartphone qui dure pendant plusieurs jours sans avoir besoin d'être rechargée, les défis associés à la réalisation d'une meilleure batterie retardent l'adoption généralisée de deux grandes technologies propres : des voitures électriques et du stockage à l'échelle de la grille pour l'énergie solaire.
"Dans leur forme la plus simple, les batteries sont composés de trois éléments : une électrode positive, une électrode négative et un électrolyte,'' a déclaré le Dr Tao Liu, également du Département de chimie, et le premier auteur du papier.
Dans la batterie au lithium-ion (Li-ion) Piles nous utilisons dans nos ordinateurs portables et smartphones, l'électrode négative est faite de graphite (une forme de carbone), l'électrode positive est faite d'un oxyde métallique, tels que l'oxyde de cobalt-lithium et l'électrolyte est un sel de lithium dissous dans un solvant organique. L'action de la batterie dépend de la circulation des ions lithium entre les électrodes. Les batteries Li-ion sont légers, mais leur qualité se détériore avec l'âge, et leurs densités relativement basse énergie signifient qu'ils ont besoin d'être rechargée fréquemment.
Au cours de la dernière décennie, les chercheurs ont mis au point diverses solutions de rechange pour les batteries Li-ion, et lithium-air piles sont considérées comme l'ultime dans la nouvelle génération de stockage de l'énergie, en raison de leur très haute densité d'énergie. Toutefois, les tentatives précédentes en travaillant les manifestants ont eu une faible efficacité, faible taux de performance, des réactions chimiques indésirables, et ne peut être actionné de l'oxygène pur.
Ce que Liu, Gris et leurs collègues ont développé utilise une très différents de produits chimiques que les tentatives précédentes pour un non-aqueux, batterie lithium-air s'appuyant sur de l'hydroxyde de lithium (LiOH) au lieu de peroxyde de lithium (Li2O2). Avec l'ajout de l'eau et l'utilisation de l'iodure de lithium comme un 'mediator', leur batterie montré beaucoup moins de réactions chimiques qui peuvent causer des cellules à mourir, le rendant beaucoup plus stable après plusieurs cycles de charge et de décharge.
Par précisément engineering la structure de l'électrode, changer en une forme hautement poreux de graphène, ajoutant l'iodure de lithium et le changement de la composition chimique de l'électrolyte, les chercheurs ont été en mesure de réduire l'écart" entre " la tension de charge et décharge à 0,2 volts. Un petit écart de tension égale une batterie plus efficace -- les versions précédentes d'une batterie lithium-air ont seulement réussi à obtenir l'écart jusqu'à 0,5 -- 1,0 volts, alors que 0,2 volts est plus près d'une batterie au lithium-ion, un
Batterie au lithium-oxygène, ou lithium-air, les piles ont été vantés comme la batterie "Ultimate" en raison de leur densité théorique de l'énergie, ce qui est dix fois supérieure à celle d'une batterie au lithium-ion. Une telle haute densité d'énergie serait comparable à celui de l'essence -- et permettrait à une voiture électrique avec une batterie qui est un cinquième du coût et un cinquième le poids de ceux qui sont actuellement sur le marché pour en voiture de Londres à Édimbourg sur une seule charge.
Toutefois, comme c'est le cas avec d'autres batteries nouvelle génération, il y a plusieurs problèmes pratiques qui doivent être réglées avant de batteries lithium-air devenir une alternative viable à l'essence.
Maintenant, les chercheurs de l'Université de Cambridge ont démontré comment certains de ces obstacles peuvent être surmontés, et développé un laboratoire-based démonstrateur d'une pile au lithium-batterie d'oxygène qui a une plus grande capacité, une plus grande efficacité énergétique et une meilleure stabilité sur les tentatives précédentes.
Leur repose sur une démonstratrice hautement poreux, "Fluffy électrode de carbone des faits de graphène (comprenant un atome-d'épaisses couches d'atomes de carbone), et d'additifs qui modifient les réactions chimiques à l'oeuvre dans la batterie, en le rendant plus stable et plus efficace. Alors que les résultats, présentés dans la revue Science, sont prometteurs, les chercheurs soulignent que cette batterie lithium-air pratique reste encore au moins une dizaine d'années.
"Ce que nous avons réalisé est une avancée significative pour cette technologie et propose de nouveaux domaines de recherche -- nous n'avons pas résolu tous les problèmes inhérents à cette chimie, mais nos résultats ne montrer les routes vers un dispositif concret ", a déclaré le professeur Clare Gray de Cambridge's Département de chimie, l'auteur principal du document.
Bon nombre des technologies que nous utilisons tous les jours ont été de plus en plus petits, plus rapides et moins chers à chaque année -- à l'exception notable des batteries. Outre la possibilité d'un smartphone qui dure pendant plusieurs jours sans avoir besoin d'être rechargée, les défis associés à la réalisation d'une meilleure batterie retardent l'adoption généralisée de deux grandes technologies propres : des voitures électriques et du stockage à l'échelle de la grille pour l'énergie solaire.
"Dans leur forme la plus simple, les batteries sont composés de trois éléments : une électrode positive, une électrode négative et un électrolyte,'' a déclaré le Dr Tao Liu, également du Département de chimie, et le premier auteur du papier.
Dans la batterie au lithium-ion (Li-ion) Piles nous utilisons dans nos ordinateurs portables et smartphones, l'électrode négative est faite de graphite (une forme de carbone), l'électrode positive est faite d'un oxyde métallique, tels que l'oxyde de cobalt-lithium et l'électrolyte est un sel de lithium dissous dans un solvant organique. L'action de la batterie dépend de la circulation des ions lithium entre les électrodes. Les batteries Li-ion sont légers, mais leur qualité se détériore avec l'âge, et leurs densités relativement basse énergie signifient qu'ils ont besoin d'être rechargée fréquemment.
Au cours de la dernière décennie, les chercheurs ont mis au point diverses solutions de rechange pour les batteries Li-ion, et lithium-air piles sont considérées comme l'ultime dans la nouvelle génération de stockage de l'énergie, en raison de leur très haute densité d'énergie. Toutefois, les tentatives précédentes en travaillant les manifestants ont eu une faible efficacité, faible taux de performance, des réactions chimiques indésirables, et ne peut être actionné de l'oxygène pur.
Ce que Liu, Gris et leurs collègues ont développé utilise une très différents de produits chimiques que les tentatives précédentes pour un non-aqueux, batterie lithium-air s'appuyant sur de l'hydroxyde de lithium (LiOH) au lieu de peroxyde de lithium (Li2O2). Avec l'ajout de l'eau et l'utilisation de l'iodure de lithium comme un 'mediator', leur batterie montré beaucoup moins de réactions chimiques qui peuvent causer des cellules à mourir, le rendant beaucoup plus stable après plusieurs cycles de charge et de décharge.
Par précisément engineering la structure de l'électrode, changer en une forme hautement poreux de graphène, ajoutant l'iodure de lithium et le changement de la composition chimique de l'électrolyte, les chercheurs ont été en mesure de réduire l'écart" entre " la tension de charge et décharge à 0,2 volts. Un petit écart de tension égale une batterie plus efficace -- les versions précédentes d'une batterie lithium-air ont seulement réussi à obtenir l'écart jusqu'à 0,5 -- 1,0 volts, alors que 0,2 volts est plus près d'une batterie au lithium-ion, un