Litij ostaje laki metal izbora u razvoju buduće tehnologije skladištenja baterija. Poznatija litij-jonska (Li-jon) baterija danas se može naći u tabletima, laptopima, pametnim telefonima i električnim vozilima (EV). Litij-jonske baterije odlikuju se velikom gustinom energije i sposobnošću da prođu kroz hiljade ciklusa pražnjenja i punjenja bez gubitka kapaciteta punjenja. Prilično lagan, litij kada se koristi za napajanje električnih vozila gubi svoju prednost u težini zbog potrebe za velikim baterijama. Evo tri modela EV i težine njihovih baterija:
- Tesla Model S od 545 kilograma (1.200 funti).
- Tesla Model 3 od 482 kilograma (1060 funti).
- Tesla Model Y sa 773 kilograma (1.700 funti).
Zašto baterija mora biti tako velika i teška? Budući da Li-jon ne može da se usporedi sa usporedivom gustinom energije benzina pa je potrebno više baterija. Gustina energije je zanimljiva mjera gdje motori s unutarnjim sagorijevanjem (ICE) koji sagorijevaju benzin pokazuju izrazitu prednost u odnosu na bateriju EV. Testovi Nacionalne laboratorije Argonne pokazuju da je prosječno sagorijevanje ICE benzina proizvodi 100 puta više energije nego Li-jon baterija. To znači da bi EV mogao imati domet kao automobil na ICE pogon sa pola litra u rezervoaru, potrebna mu je baterija od 45 kilograma (100 funti). Zato programeri električnih vozila traže napredak u tehnologiji baterija koja ne samo da smanjuje problem težine, već i postiže istu gustoću energije kao i benzin.
Na Tehnološkom institutu u Ilinoisu, u saradnji sa Univerzitetom Ilinois i Nacionalnom laboratorijom Argonne, radi se na obećavajućem novom razvoju baterija na osnovu litija. Rezultat je proizveo čvrstu litij-oksidnu (Li2O) bateriju za koju njeni izumitelji vjeruju da pruža usporedivu gustinu energije s benzinskom.
Elektrolit baterije je čvrsti keramički polimer sa ugrađenim nanočesticama. Pošto je čvrst, nema potencijalnih problema sa curenjem. Hemijska reakcija proizvodi litij oksid (Li2O) tokom pražnjenja. Trenutna sposobnost ciklusa pražnjenja i punjenja u laboratorijskim ispitivanjima ne pokazuje gubitak kapaciteta nakon 1.000 ciklusa.
Najznačajnija karakteristika baterije je njeno oslobađanje od četiri elektrona. Usporedite to sa Li-jonom sa samo jednim elektronskim pražnjenjem. To je povećanje proizvodnje energije za 400%.
I za razliku od Li-jona za koji je potreban tečni oksidator, kisik koji litij-zračna baterija koristi uzima se iz okolnog zraka na normalnim sobnim temperaturama.
Sa izlazom od četiri elektrona i bez potrebe za dodatnom težinom oksidatora, ova nova baterija ima prednosti u težini, veličini i snazi.
Litij-zračna baterije su također ekološki prihvatljivije sa jedina dva poznata nedostatka viška toplote i ograničenim životnim vijekom koji se rješavaju u ovom inovativnom dizajnu.
Izumitelji baterije tvrde da dizajn dobro funkcionira “na zraku bez štetnih efekata”. U radu se dalje navodi da su upotrijebljeni materijali jeftini s izlaznom “volumetrijskom gustinom energije od 1000 Wh/L”, što je znatno “preko onoga što je moguće od Li-jon tehnologije”. U saopćenju za štampu, pronalazači navode da bi dalja poboljšanja trebalo da povećaju broj do gustoće energije od 1200 Wh/L (vat-sati po litri).
Ono što ovo znači za skladištenje energije na bazi litija je značajno i predstavlja pravu promjenu igre koja će uticati na dizajn i mogućnosti uređaja od pametnih telefona i laptopa do transporta na električni pogon.
Postoje li druge baterije koje dišu zrak u razvoju? U svom istraživanju naišao sam na brojne, uključujući baterije na bazi cinka i aluminija. Ali litij je i dalje materijal izbora u ratovima baterija. Jedno je sigurno, baterija koja udiše zrak bit će vjerovatni nasljednik baterija koje danas koristimo.
Članak Battery Technology Advancing At A Good Clip autora Len Rosen-a preveden je sa portala 21st Century Tech Blog.
