Mε ενεργειακή πυκνότητα άνω των 500 Wh/kg, είναι ένα σημαντικό βήμα προς την πρακτική χρήση των μπαταριών του είδους, ως αποτέλεσμα ερευνητικού προγράμματος στην Ιαπωνία.
Οι μπαταρίες λιθίου-αέρα έχουν τη δυνατότητα να είναι οι απόλυτες επαναφορτιζόμενες μπαταρίες. Ελαφριές, με μεγάλη χωρητικότητα και θεωρητική ενεργειακή πυκνότητα πολλαπλάσια από τις μπαταρίες ιόντων λιθίου που είναι διαθέσιμες επί του παρόντος. Το Εθνικό Ινστιτούτο Επιστήμης Υλικών της Ιαπωνίας (NIMS) και η Softbank Corp. ανακοίνωσαν ότι έχουν αναπτύξει μία μπαταρία λιθίου-αέρα με ενεργειακή πυκνότητα άνω των 500 Wh/kg, τιμή που εντυπωσιάζει. Η ερευνητική ομάδα επιβεβαίωσε, μάλιστα, ότι αυτή η μπαταρία μπορεί να φορτιστεί και να αποφορτιστεί σε θερμοκρασία δωματίου. Επιπλέον, υποστηρίζει ότι η μπαταρία που αναπτύχθηκε δείχνει τις υψηλότερες ενεργειακές πυκνότητες και τις καλύτερες επιδόσεις κύκλου ζωής που έχουν επιτευχθεί ποτέ!
Σημειώνεται ότι αυτού του είδους οι μπαταρίες, λόγω αυτών των πιθανών πλεονεκτημάτων τους, μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε ένα ευρύ φάσμα τεχνολογιών, όπως drones, ηλεκτρικά οχήματα και οικιακά συστήματα αποθήκευσης ενέργειας. Το NIMS πραγματοποιεί βασική έρευνα για μπαταρίες λιθίου-αέρα με την υποστήριξη του προγράμματος ALCA-SPRING, το οποίο έχει χρηματοδοτηθεί από την Ιαπωνική Υπηρεσία Επιστήμης και Τεχνολογίας (JST), με στόχο την επιτάχυνση της ανάπτυξης επαναφορτιζόμενων μπαταριών μεγάλης χωρητικότητας.
Οι μπαταρίες λιθίου-αέρα εμφανίζουν διάφορα πιθανά πλεονεκτήματα: είναι ελαφριές, έχουν μεγάλη χωρητικότητα και πολύ υψηλή θεωρητική ενεργειακή πυκνότητα.
Πρωτότυπα υλικά
Το 2018, το NIMS και η Softbank ίδρυσαν από κοινού το Κέντρο Ανάπτυξης Προηγμένων Τεχνολογιών για τη μελέτη της πρακτικής χρήσης των μπαταριών λιθίου-αέρα σε σταθμούς βάσης κινητής τηλεφωνίας, Internet of Things (IoT), HAPS (σταθμούς πλατφόρμας μεγάλου υψομέτρου) και άλλες τεχνολογίες. Παρά τις πολύ υψηλές θεωρητικές ενεργειακές τους πυκνότητες, μόνο ένας μικρός αριθμός μπαταριών λιθίου-αέρα με υψηλή ενεργειακή πυκνότητα έχει κατασκευαστεί και αξιολογηθεί. Αυτή η περιορισμένη επιτυχία αποδίδεται στο γεγονός ότι η μπαταρία λιθίου-αέρα περιέχει σε σημαντικό ποσοστό βαριά ανενεργά συστατικά (π.χ. διαχωριστές και ηλεκτρολύτες), που δεν συμμετέχουν, άμεσα, στις πραγματικές αντιδράσεις της μπαταρίας.
Η ίδια ομάδα είχε αναπτύξει, πρωτότυπα υλικά μπαταριών που αυξάνουν σημαντικά την απόδοση των μπαταριών λιθίου-αέρα, στα πλαίσια της παραπάνω έρευνας. Ακολούθως, προχώρησε σε μία τεχνική για την κατασκευή κυψελών λιθίου-αέρα υψηλής ενεργειακής πυκνότητας στο Κέντρο Ανάπτυξης Προηγμένων Τεχνολογιών NIMS-SoftBank. Έτσι, δημιούργησε μία νέα μπαταρία λιθίου-αέρα, συνδυάζοντας τα νέα υλικά και τις τεχνικές κατασκευής. Αυτή η ανεπτυγμένη μπαταρία εμφάνισε ενεργειακή πυκνότητα πάνω από 500 Wh/kg. Η ενεργειακή πυκνότητα και η απόδοση κύκλου ζωής της είναι από τις υψηλότερες που έχουν επιτευχθεί ποτέ, με βάση έρευνες που διεξήγαγε η ίδια η NIMS (από τις 14 Δεκεμβρίου 2021).
Η ομάδα, στην παρούσα φάση, αναπτύσσει υλικά μπαταριών υψηλότερης απόδοσης και σχεδιάζει να τα ενσωματώσει στη νέα μπαταρία λιθίου-αέρα, με στόχο να αυξήσει σημαντικά τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας. Παράλληλα, σχεδιάζει να επισπεύσει τις προσπάθειες για την πρακτική χρήση της μπαταρίας στο Κέντρο Ανάπτυξης Προηγμένων Τεχνολογιών NIMS-SoftBank.
