Lithium-vzduch akumulátor , která se také nazývá lithium-kyslík akumulátor , je typ Lithiový akumulátor .
Zvláštností této technologie je, že k provozu využívá kyslík obsažený v atmosférickém vzduchu, což má tu výhodu, že snižuje hmotnost akumulátoru i jeho objem.
Byly navrženy v 70. letech pro vozidla a v roce 2000 se setkaly s obnoveným zájmem díky technologickému pokroku a rostoucí potřebě skladování elektřiny , zejména u vozidel a palubních počítačů.
Odhaduje se, že lithium-vzduchové baterie mají potenciálně specifickou energii 5 až 15krát vyšší než současné lithium-iontové baterie (kromě hmotnosti spotřebovaného kyslíku).
Baterie se skládá ze záporné elektrody , anody vyrobené z kovového lithia a kladné elektrody, katody často vyrobené z mezoporézního uhlíku, který se neúčastní reakce, ale umožňuje větší reakční povrch, stejně jako elektrické vedení potřebné pro provoz baterie. Existují různá možná provedení elektrolytu.
Když je baterie vybitá, atom lithia se vzdá elektronu elektrického obvodu a stane se kladným lithium-iontovým Li + , podle poloviční rovnice: Li → Li + + e - . Tento iont prochází elektrolytem, poté dorazí ke kladné elektrodě a reaguje s kyslíkem (ve formě plynného dioxygenu) zachycením elektronu za vzniku Li 2 O 2 podle poloviční rovnice:
O 2 + 2 Li + + 2e - → Li 2 O 2 .
Při nabíjení dochází k reverzní reakci. Li 2 O 2 se vzdá dvou elektronů a produkuje kyslík a dva kladné ionty lithia Li + podle poloviční rovnice: Li 2 O 2 → O 2 + 2 Li + + 2e - . Takto vyrobené lithiové ionty procházejí elektrolytem a reagují na záporné elektrodě za vzniku kovového lithia zachycením elektronu.
Celková reakce nabíjení a vybíjení je tedy Li 2 O 2 → 2 Li + O 2
Jmenovité napětí je lithium-vzduch baterie je 2,91 V .
Pro praktickou realizaci existují 4 různé přístupy:
Automobilový průmysl by se mohl zajímat o lithium-vzduchové baterie i o segment elektricky poháněných jízdních kol, aby mohl nabídnout dobrý dojezd v malém prostoru pro elektrická vozidla . Teoreticky by lithium-vzduchové baterie mohly uchovávat maximálně 3,5 kWh / kg. Avšak kvůli technologickým omezením (substrát, izolace baterie atd.) Bude skutečná hustota energie s největší pravděpodobností nižší. Hustotu 1,7 kWh / kg dodávanou na kola však lze vzít v úvahu kvůli lepší účinnosti elektromotorů ve srovnání s tepelnými motory.
Společnost IBM zahájila výzkum v roce 2009 a jejím cílem je navrhnout baterie, které elektrickému vozidlu umožní ujet 800 kilometrů.
v Leden 2013, BMW a Toyota spolupracují na vývoji nové generace lithium-vzduchových baterií, které by mohly být použity v hybridních a elektrických vozidlech .
V roce 2015 vědci vyrobili prototyp s dobrým výkonem, ale s použitím čistého kyslíku as delší dobou nabíjení a vybíjení. Neplánují mainstreamový model na deset let.
v srpna 2016pomocí nanočástic vědci ohlašují baterii, kde by v baterii zůstal kyslík bez výměny s okolním vzduchem.
v ledna 2017Vědci z Moskevské státní univerzity ohlašují práce na tomto tématu a domnívají se, že prototypy by měly být vyrobeny v letech 2020 až 2025.
v Květen 2017Vědci z japonského institutu NIMS tvrdí, že dosáhli výkonu 15krát lepšího než u konvenčních lithium-iontových baterií využívajících uhlíkové nanotrubice .
v března 2018Vědci z University of Chicago a Argonne National Laboratory publikují v časopise Nature výsledky své práce, které umožnily využívat okolní vzduch a udržovat výkon akumulátoru po dobu více než 750 cyklů při plném nabití a vybití; jejich lithium-vzduchová baterie uloží 5krát více elektřiny než lithium-iontový akumulátor stejné hmotnosti.