แบตเตอรี่ลิเธียมอากาศในเทคโนโลยีแบตเตอรี่ลิเธียมใหม่คืออะไร?

แบตเตอรี่ Li-Air เป็นแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนความจุขนาดใหญ่ที่พัฒนาร่วมกันโดยสถาบันเทคโนโลยีญี่ปุ่น (สถาบันเทคโนโลยีญี่ปุ่น เรียกว่า "Li-Air") และ "Li-Air" (ภาษาญี่ปุ่นในภาษาญี่ปุ่น เรียกว่า JSPS) . แคโทดของแบตเตอรี่เป็นโลหะลิเธียม และขั้วบวกคือออกซิเจนในอากาศ อิเล็กโทรดทั้งสองถูกแยกออกจากกันด้วยอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็ง อิเล็กโทรดใช้อิเล็กโทรไลต์อินทรีย์ และอิเล็กโทรดใช้อิเล็กโทรไลต์แบบน้ำ

ในระหว่างกระบวนการคายประจุ อิเล็กโทรดลบจะละลายในสารละลายอิเล็กโทรไลต์อินทรีย์เป็นลิเธียมไอออน จากนั้นจะเข้าสู่อิเล็กโทรไลต์ที่เป็นน้ำของอิเล็กโทรดบวกผ่านอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็ง โครงการนี้วางแผนที่จะศึกษาระบบวัสดุอิเล็กโทรดพลังงานทดแทน-วัสดุอิเล็กโทรดใหม่ และใช้ระบบนี้กับอิเล็กโทรด วัสดุผ่านกระบวนการต่างๆ เช่น การชาร์จและการคายประจุ การคายประจุ และการคายประจุ เพื่อให้เกิดการควบคุมประสิทธิภาพของวัสดุอิเล็กโทรดอย่างมีประสิทธิภาพ ในระหว่างกระบวนการชาร์จและการคายประจุของแบตเตอรี่ อิเล็กตรอนจะถูกส่งไปยังอิเล็กโทรดลบผ่านลวดตัวนำ และลิเธียมไอออนจะผ่านจากอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นน้ำของอิเล็กโทรดบวกผ่านอิเล็กโทรไลต์แข็ง เข้าสู่อิเล็กโทรดลบ และทำปฏิกิริยาทางเคมีกับขั้วลบ อิเล็กโทรดเพื่อสร้างลิเธียมโลหะชนิดหนึ่ง ที่ขั้วบวก หมู่ไฮดรอกซิลจะสูญเสียอิเล็กตรอนเพื่อผลิตออกซิเจน

เมื่อเปลี่ยนอิเล็กโทรไลต์เชิงบวกและลิเธียมเชิงลบ ไม่จำเป็นต้องชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมอากาศ ความสามารถในการคายประจุสูงถึง 50,000 mAh/g และมีความหนาแน่นของพลังงานสูง ตามทฤษฎีแล้ว ลิเธียมโลหะ 30 กิโลกรัมเทียบเท่ากับการปล่อยน้ำมันเบนซิน 40 ลิตร พลังงานของ ลิเธียมไฮดรอกไซด์ที่เตรียมด้วยวิธีนี้สามารถคืนสภาพได้ง่ายและไม่มีมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม อย่างไรก็ตาม ปัญหาต่างๆ เช่น ความเสถียรของวัฏจักรของวัสดุ ประสิทธิภาพการแปลงพลังงาน และอัตราที่สูงยังคงต้องได้รับการแก้ไข

ในปี 2015 แบตเตอรี่ลิเธียม-อากาศที่พัฒนาโดย Grey แห่งมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ในทางทฤษฎีได้รับอัตราการใช้พลังงานมากกว่า 90% ภายใต้รอบการชาร์จและคายประจุ "มากกว่า 2,000" ซึ่งช่วยส่งเสริมการใช้งานจริงของ แบตเตอรี่ลิเธียมอากาศ บริษัทเครื่องจักรธุรกิจระหว่างประเทศ IBM เปิดตัวโครงการ "การขนส่งอย่างยั่งยืน" ในปี 2009 โดยมีเป้าหมายที่จะพัฒนาแบตเตอรี่ลิเธียม-อากาศที่เหมาะสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าในบ้าน ซึ่งคาดว่าจะมีระยะทางประมาณ 500 กิโลเมตรหลังจากการชาร์จและคายประจุเพียงครั้งเดียว เมื่อเร็วๆ นี้ บริษัท Asahi Kasei Corporation ของญี่ปุ่น Central Glass และอื่นๆ ได้เข้าร่วมในโครงการนี้ด้วย และผลการวิจัยของพวกเขาจะส่งเสริมการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีแบตเตอรี่ลิเธียมอากาศในทางปฏิบัติอย่างแน่นอน

แบตเตอรี่ลิเธียม-อากาศมีการใช้งานที่หลากหลาย และสามารถใช้ในยานพาหนะไฟฟ้า โดรน การจัดเก็บพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลม และสาขาอื่นๆ เมื่อเปรียบเทียบกับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบเดิม แบตเตอรี่ลิเธียม-อากาศมีอายุการใช้งานยาวนานกว่า มีความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่า และมีราคาต่ำกว่า นอกจากนี้ แบตเตอรี่ลิเธียม-อากาศยังมีข้อได้เปรียบด้านนวัตกรรม ซึ่งสามารถช่วยให้เราสร้างอนาคตที่มีคาร์บอนต่ำและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมได้เร็วขึ้น