Second Wind: Baterias de lítio que respiram ar Prometa Recarga condução livre de Longo Prazo - Se os erros podem ser trabalhados IBM liderada pesquisa para criar lítio-ar baterias para veículos elétricos recebe um impulso de empresas químicas japonesas em direção à meta de 800 quilômetros a partir de uma carga completa
.
No AR: Nesta captura de tela a partir de uma simulação computacional da IBM, os cientistas estudam as simulações da interação de um eletrólito solvente orgânico (carbonato de propileno) com íons de lítio (branco) e de oxigênio perto de uma superfície de lítio peróxido-(a estrutura planar perto da parte inferior da tela). Imagem: Cortesia da IBM Research-Zurich
Imagem: Cortesia da IBM Research-Zurich
Pesquisadores prevêem um novo tipo de bateria de lítio em
desenvolvimento poderiam dar um carro elétrico autonomia suficiente para
viajar um colossal 800 km antes de precisar ser ligado novamente, cerca
de 10 vezes a energia que hoje fonte de íons de lítio baterias.
É uma
perspectiva tentadora -a mais leve, mais duradoura, fonte de alimentação
de ar respirável para a próxima geração de veículos, se alguém pudesse
construir um modelo de trabalho. Vários obstáculos se interpõem entre as
baterias de lítio-ar ea estrada aberta, no entanto, principalmente na
busca de eletrodos e eletrólitos que são estáveis o suficiente para a
química da bateria recarregável IBM planeja levar baterias de lítio-ar de neutro através da construção de um protótipo em funcionamento até o final do próximo ano.
A empresa anunciou sexta-feira que intensificou seus esforços de desenvolvimento, adicionando duas empresas de tecnologia em química a fabricante japonesa Asahi Kasei Corp e fabricante de eletrólito Central de vidro para a bateria IBM 500 Projeto , uma coalizão IBM criado em 2009 para acelerar a passagem de veículos a gás para elétrico.
As baterias de lítio de íons utilizados em veículos eléctricos de hoje dependem de um óxido de metal ou de fosfato de metal (normalmente de cobalto, materiais de manganês ou ferro-based) cátodo como um eléctrodo positivo, um ânodo à base de carbono como um eletrodo negativo e um eletrólito para conduzir íons de lítio a partir de um eletrodo para o outro. Quando o carro é acionado, o fluxo dos íons de lítio a partir do ânodo para o cátodo através do eletrólito e separador de membrana. O carregamento da bateria inverte o sentido do fluxo de íons.
A maioria totalmente carregadas de lítio íon baterias de carro hoje terá um veículo eléctrico a apenas 160 quilômetros antes de recaregar. (Nissan seu carro elétrico tem um alcance de cerca de 175 km.) Plug-in de veículos eléctricos, como o Chevy Volt tem ainda um mais limitado de até 80 quilômetros antes de seu motor movido a gás seja recaregado.
As baterias de lítio de íons utilizados em veículos eléctricos de hoje dependem de um óxido de metal ou de fosfato de metal (normalmente de cobalto, materiais de manganês ou ferro-based) cátodo como um eléctrodo positivo, um ânodo à base de carbono como um eletrodo negativo e um eletrólito para conduzir íons de lítio a partir de um eletrodo para o outro. Quando o carro é acionado, o fluxo dos íons de lítio a partir do ânodo para o cátodo através do eletrólito e separador de membrana. O carregamento da bateria inverte o sentido do fluxo de íons.
A maioria totalmente carregadas de lítio íon baterias de carro hoje terá um veículo eléctrico a apenas 160 quilômetros antes de recaregar. (Nissan seu carro elétrico tem um alcance de cerca de 175 km.) Plug-in de veículos eléctricos, como o Chevy Volt tem ainda um mais limitado de até 80 quilômetros antes de seu motor movido a gás seja recaregado.
Os detalhes de como as baterias de lítio-ar vai operar ainda não foi determinado, mas o princípio geral é que, em vez de usar óxidos de metais pesados, a de oxigênio seriam recolhidos a partir do ar, enquanto um veículo elétrico está em movimento . As moléculas de oxigênio reagem com os íons de lítio e eletrões na superfície de um cátodo de carbono poroso para formar peróxido de lítio. Esta formação de peróxido de lítio durante a descarga leva a uma corrente elétrica para o motor do carro.
Quanto ao carregamento, a reação é reversa, oxigênio é libertado de volta para a atmosfera. O ânodo, por sua vez, é feita de lítio, o metal mais leve. Sem a necessidade de metais pesados a bateria seria várias vezes mais leve ao ser capaz de armazenar mais energia do que seu primo de íons de lítio.
Embora isso funcione em uma simulação de computador, baterias de lítio-ar têm requisitos específicos na prática que os cientistas ainda estão tentando em encontrar.
Embora isso funcione em uma simulação de computador, baterias de lítio-ar têm requisitos específicos na prática que os cientistas ainda estão tentando em encontrar.
"Nós descobrimos muito cedo no projeto que os eletrólitos utilizados atualmente nas baterias de íon de lítio não funcionam em baterias de lítio-ar, pois o oxigênio em um ataque na bateria de lítio-ar destrói os eletrolitos", tornando-o incapaz de conduzir uma recarga, diz Winfried Wilcke , pesquisador da bateria do Projeto 500. Uma solução, acrescenta, seria a utilização de dois eletrólitos diferentes, um para o cátodo e um segundo para o ânodo, com uma membrana entre a mantê-los a partir de mistura.
Isto é, onde novos parceiros da IBM vêm dentro Asahi Kasei irá desenvolver uma membrana as pilhas podem ser usados para separar os seus electrólitos enquanto permite que os iões de lítio para passar a partir do ânodo para o cátodo. Vidro Central vai criar uma nova classe de eletrólitos e de alto desempenho aditivos especificamente concebidos para melhorar de lítio-ar o desempenho da bateria.
Outra forma de avaliar o potencial da bateria de lítio-ar é compará-la com outras baterias em termos de energia específica , ou a quantidade de energia que produz em relação ao seu tamanho. Considerando que uma bateria de carro convencional de chumbo-ácido vai produzir até 40 watts-hora por quilograma, uma bateria de lítio íon maxes menos 250 watt-hora por quilograma. Uma bateria de lítio-ar do potencial excede 1.400 watt-hora por quilograma . "Estou atirando para 1.000 watt-hora por quilograma, mas não teremos número real para a densidade de energia até que tenhamos construído um protótipo maior," diz Wilcke.
O Projeto 500 da bateria não é o único. Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts estão desenvolvendo uma bateria de lítio-ar com eletrodos de nanofibras de carbono . E, Yangchuan Xing , um professor associado de engenharia química e biológica da Universidade de Missouri de Ciência e Tecnologia, recebeu uma Advanced Research Projects Agency Energia (ARPA-E) prêmio para $ 1.2 milhões no ano passado para desenvolver baterias de lítio-ar.
Wilcke estima que as baterias de lítio-ar pode estar pronto para produção em 2020 com a maior brevidade, "se nós não encontramos qualquer tecnologia show-stopping ao longo do caminho." Ele acrescenta: "A única coisa que tenho certeza é de que isso não vai acontecer desta década."
Isto é, onde novos parceiros da IBM vêm dentro Asahi Kasei irá desenvolver uma membrana as pilhas podem ser usados para separar os seus electrólitos enquanto permite que os iões de lítio para passar a partir do ânodo para o cátodo. Vidro Central vai criar uma nova classe de eletrólitos e de alto desempenho aditivos especificamente concebidos para melhorar de lítio-ar o desempenho da bateria.
Outra forma de avaliar o potencial da bateria de lítio-ar é compará-la com outras baterias em termos de energia específica , ou a quantidade de energia que produz em relação ao seu tamanho. Considerando que uma bateria de carro convencional de chumbo-ácido vai produzir até 40 watts-hora por quilograma, uma bateria de lítio íon maxes menos 250 watt-hora por quilograma. Uma bateria de lítio-ar do potencial excede 1.400 watt-hora por quilograma . "Estou atirando para 1.000 watt-hora por quilograma, mas não teremos número real para a densidade de energia até que tenhamos construído um protótipo maior," diz Wilcke.
O Projeto 500 da bateria não é o único. Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts estão desenvolvendo uma bateria de lítio-ar com eletrodos de nanofibras de carbono . E, Yangchuan Xing , um professor associado de engenharia química e biológica da Universidade de Missouri de Ciência e Tecnologia, recebeu uma Advanced Research Projects Agency Energia (ARPA-E) prêmio para $ 1.2 milhões no ano passado para desenvolver baterias de lítio-ar.
Wilcke estima que as baterias de lítio-ar pode estar pronto para produção em 2020 com a maior brevidade, "se nós não encontramos qualquer tecnologia show-stopping ao longo do caminho." Ele acrescenta: "A única coisa que tenho certeza é de que isso não vai acontecer desta década."
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