Η IBM δημιουργεί αναπνευστική, υψηλής πυκνότητας, ελαφριά μπαταρία λιθίου-αέρα

Στο πλαίσιο του έργου Battery 500 - μια πρωτοβουλία που ξεκίνησε η IBM το 2009 για την παραγωγή μιας μπαταρίας ικανής να τροφοδοτεί ένα αυτοκίνητο για 500 μίλια - το Big Blue απέδειξε με επιτυχία μια ελαφριά, εξαιρετικά υψηλή πυκνότητα, μπαταρία λιθίου-αέρα.

Στην μπαταρία λιθίου-αέρα της IBM, το οξυγόνο αντιδρά με λίθιο για τη δημιουργία υπεροξειδίου του λιθίου και ηλεκτρικής ενέργειας (απεικονίζεται παραπάνω). Όταν η μπαταρία επαναφορτίζεται, η διαδικασία αντιστρέφεται και απελευθερώνεται οξυγόνο - με τα λόγια της IBM, αυτή είναι μια μπαταρία 'αναπνοής αέρα'. Ενώ οι συμβατικές μπαταρίες είναι εντελώς αυτόνομες, το οξυγόνο που χρησιμοποιείται σε μια μπαταρία λιθίου-αέρα προέρχεται προφανώς από την ατμόσφαιρα, οπότε η ίδια η μπαταρία μπορεί να είναι πολύ ελαφρύτερη.

Το κύριο πράγμα, ωστόσο, είναι ότι η ενεργειακή πυκνότητα λιθίου-αέρα είναι πολύ υψηλότερη από τις συμβατικές μπαταρίες ιόντων λιθίου: Η μέγιστη ενεργειακή πυκνότητα των μπαταριών λιθίου-αέρα είναι θεωρητική ως περίπου 12 kWh / kg, περίπου 15 φορές μεγαλύτερη από ιόντων - και το πιο σημαντικό, συγκρίσιμο με τη βενζίνη.

Εκεί βρίσκεται η ουσία του έργου Battery 500 της IBM: Η τρέχουσα τεχνολογία μπαταρίας δεν μπορεί απλά να πλησιάσει τη βενζίνη, γι 'αυτό περιβάλλουμε ηλεκτρικά αυτοκίνητα που φορτώνονται από τεράστιες μπαταρίες που μπορούν να φτάσουν μόνο 100 μίλια - και γιατί το αέριο εξακολουθεί να κυριαρχεί . Τελικά (σε περίπου 10 χρόνια περίπου), οι μπαταρίες ιόντων λιθίου θα μπορούσαν να αντικατασταθούν με μπαταρίες li-air που είναι το δέκατο του μεγέθους και του βάρους, και όμως διαρκούν όσο καιρό - ή, φυσικά, το li-air θα μπορούσε να αντικαταστήσει τη βενζίνη .

Οι μπαταρίες λιθίου-αέρα δεν είναι μια νέα ιδέα: Έχουν διατυπωθεί από τη δεκαετία του 1970, αλλά η απαραίτητη τεχνολογία ήταν πολύ πέρα ​​από τις δυνατότητες της τότε σύγχρονης επιστήμης των υλικών. Σήμερα, με νανοσωλήνες γραφενίου και άνθρακα και φανταχτερές μεμβράνες που βγαίνουν από τα αυτιά μας, φαίνεται ότι η IBM - με τη βοήθεια των συνεργατών Asahi Kasei και Central Glass - έχει πλέον τα υλικά που απαιτούνται για την κατασκευή μιας μπαταρίας λιθίου-αέρα. Παρακάτω υπάρχει ένα ενσωματωμένο βίντεο που περιγράφει λεπτομερώς την ηλεκτροχημική διαδικασία μιας μπαταρίας αέρα.

Οι υπερυπολογιστές έπαιξαν επίσης μεγάλο ρόλο σε αυτήν την ανακάλυψη. Η IBM δεν είναι εταιρεία παραγωγής μπαταριών. Υπερυπολογιστές IBM Blue Gene / P στο IBM Research στη Ζυρίχη και το Εθνικό Εργαστήριο Argonne στο Σικάγο χρησιμοποιήθηκαν για τη μοντελοποίηση και τη βελτιστοποίηση της χημείας li-air. Τα ίδια τα πρωτότυπα μπαταριών κατασκευάζονται στο IBM Research Almaden της Καλιφόρνια.

Διαβάστε περισσότερα στο Έργο IBM Battery 500