Скоро світ отримає батарею з високою щільністю упаковки енергії при помірній вартості

Інноваційну різновид акумулятора придумали в США. Поки що це лише експеримент, але в разі успішного розвитку технології світ отримає батарею з високою щільністю упаковки енергії при помірній вартості.


Схематична діаграма такої комірки (http://chemmaster.co.in).

 


Рис. 1. Творці цієї батареї вважають
її важливою перевагою легкість
масштабування, що стане в нагоді як на транспорті,
так і в стаціонарних системах зберігання енергії
(фото Mihai Duduta, Yet-Ming Chiang et al./Advanced Energy Materials).

Новинка названа «напівтвердий проточна осередок» (semi-solid flow cell — SSFC). Її дослідний зразок створила група вчених з Массачусетського технологічного інституту (MIT), яка також представляє молоду фірму 24M Technologies (у минулому році та виділилася з відомої компанії з виробництва літієвих акумуляторів A123 Systems).

24M Technologies має намір вирішити одну з проблем, що виникають при збільшенні розміру акумулятора — разом з нарощуванням маси речовини, що є сховищем енергії, стрімко злітає і вага всіх супутніх компонентів мембран, електродів, сепараторів, корпусу, електроліту і так далі.

Відома давня спроба інженерів розрубати цей гордіїв вузол. Спроба зветься «проточні батареї» (flow battery). Вони працюють за рахунок взаємодії пари рідких активних сполук, прогоняемых насосами через комірку, що нагадує за принципом дії паливний елемент.

Перевага проточних акумуляторівпринципове розділення місця, де зберігається енергія (баки з двома електролітами), і вузла, у якому виробляється струм. Потенційно такі батареї можуть запасати солідну кількість джоуль на одиницю ваги (знай тільки нарощувати обсяг баків), але на ділі існуючі конструкції поступаються навіть звичайних літієвих батарей і далі обмеженого стаціонарного застосування так і не пішли.

Батарея SSFC, як вважають розробники цієї системи, взяла краще від проточних батарей і від традиційних твердих акумуляторів. В системі SSFC також є комірка, в яку з двох сторін подаються електроліти з різним зарядом. Осередок дозволяє іонам курсувати між ними, що створює різницю потенціалів і генерує струм, що біжить по зовнішньому ланцюзі.

Принципове ж нововведення, як передає PhysOrg.com, полягає в тому, що самі електроліти не повністю рідкі, а містять суспензію з міріад твердих частинок LiCoO2 і вуглецю (з-за яких активна рідина виглядає немов чорнило).


Рис. 1. Загальна схема нового акумулятора і використаний в ньому електроліт-суспензія (ілюстрація Mihai Duduta, Yet-Ming Chiang et al./Advanced Energy Materials).

Досвід показав, що осередок SSFC працездатна і що нове «паливо» для неї має гарну плинність. Також з’ясувалося, що вуглецеві наночастинки, крім основної своєї функції (транспорт електронів в розчині), стабілізують в ньому мікрочастинки сполук літію, не даючи їм випасти в осад.

Нарешті, заради чого все і затівалося: розрахунки, засновані на експерименті, показали, що повномасштабна подібна осередок (треба думати після шліфування технології) зможе вміщати на порядок більше енергії, ніж попередні проточні акумулятори.

Результати досліджень опубліковані в статті:

Mihai Duduta, Bryan Ho, Vanessa C. Wood, Pimpa Limthongkul, Victor E. Brunini, W. Craig Carter, Yet-Ming Chiang Semi-Solid Rechargeable Lithium Flow Battery. – Advanced Energy Materials. – Article first published online: 20 MAY 2011; DOI: 10.1002/aenm.201100152.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *