ما هي بطارية الليثيوم الهوائية في تكنولوجيا بطاريات الليثيوم الجديدة؟
Jan 05, 2024
بطارية Li-Air هي بطارية ليثيوم أيون ذات سعة كبيرة تم تطويرها بشكل مشترك من قبل معهد التقنيات اليابانية (يشار إلى معهد التقنيات اليابانية باسم "Li-Air") و"Li-Air" (باللغة اليابانية، يشار إليه باسم JSPS) . كاثود البطارية هو معدن الليثيوم، والأنود هو الأكسجين الموجود في الهواء. يتم فصل القطبين بواسطة إلكتروليت صلب؛ يستخدم القطب إلكتروليتًا عضويًا، ويستخدم القطب إلكتروليتًا مائيًا.
أثناء عملية التفريغ، يذوب القطب السالب في محلول الإلكتروليت العضوي كأيونات الليثيوم، ثم يدخل المنحل بالكهرباء المائي للقطب الموجب من خلال المنحل بالكهرباء الصلب؛ يخطط هذا المشروع لدراسة نظام جديد للطاقة المتجددة عبارة عن مادة قطب كهربائي، واستخدام هذا النظام في قطب كهربائي، وتخضع المادة لعمليات مثل الشحن والتفريغ، والتفريغ، والتفريغ لتحقيق التحكم الفعال في أداء مادة القطب الكهربائي. أثناء عملية شحن وتفريغ البطارية، يتم نقل الإلكترونات إلى القطب السالب عبر السلك الموصل، وتمر أيونات الليثيوم من الإلكتروليت المائي للقطب الموجب عبر الإلكتروليت الصلب، وتدخل إلى القطب السالب، وتتفاعل كيميائيًا مع القطب السالب. القطب لتشكيل نوع من الليثيوم المعدني. عند القطب الموجب، تفقد مجموعات الهيدروكسيل الإلكترونات لإنتاج الأكسجين.
من خلال استبدال الإلكتروليت الموجب والليثيوم السالب، لا تحتاج بطارية الليثيوم الهوائية إلى الشحن. تصل قدرة التفريغ الخاصة بها إلى 50,000 مللي أمبير/جرام وتتميز بكثافة طاقة عالية. من الناحية النظرية، 30 كجم من الليثيوم المعدني تعادل إطلاق 40 لترًا من البنزين. طاقة. من السهل استعادة هيدروكسيد الليثيوم المحضر بهذه الطريقة ولا يسبب أي تلوث للبيئة. ومع ذلك، لا تزال هناك قضايا مثل استقرار دورة المادة، وكفاءة تحويل الطاقة، والمعدل المرتفع التي يتعين حلها.
في عام 2015، حققت بطارية الليثيوم-الهواء التي طورها جراي من جامعة كامبريدج نظريًا معدل استخدام للطاقة يزيد عن 90% في ظل "أكثر من دورتين000" من الشحن والتفريغ، مما يزيد من تعزيز التطبيق العملي لـ بطاريات الليثيوم الهواء. أطلقت شركة الأعمال الدولية "آي بي إم" برنامج "النقل المستدام" في عام 2009، بهدف تطوير بطارية ليثيوم-هواء مناسبة للسيارات الكهربائية المنزلية، والتي من المتوقع أن يصل مداها إلى حوالي 500 كيلومتر بعد شحن وتفريغ واحد. ومؤخرًا، شاركت أيضًا شركة Asahi Kasei اليابانية وCentral Glass وآخرون في هذا المشروع، ومن المؤكد أن نتائج أبحاثهم ستعزز التطبيق العملي لتكنولوجيا بطاريات الليثيوم الهوائية.
تتمتع بطاريات الليثيوم الهوائية بمجموعة واسعة من التطبيقات ويمكن استخدامها في السيارات الكهربائية والطائرات بدون طيار وتخزين الطاقة الشمسية وطاقة الرياح وغيرها من المجالات. بالمقارنة مع بطاريات الليثيوم أيون التقليدية، تتمتع بطاريات الليثيوم الهوائية بعمر خدمة أطول وكثافة طاقة أعلى وتكلفة أقل. علاوة على ذلك، تتمتع بطاريات الليثيوم الهوائية أيضًا بمزايا مبتكرة، والتي يمكن أن تساعدنا في بناء مستقبل منخفض الكربون وصديق للبيئة بشكل أسرع.