Batterij: de Lithium-Air revolution zal (mogelijk) niet plaatsvinden ...

[Christophe]

Kleine analyses van de prestaties van de langverwachte Lithium Air-batterij ... een revolutie die misschien niet plaatsvindt ... omdat het specifieke vermogen ervan extreem laag is in vergelijking met de beste huidige batterijen: tot 800 keer minder!

De enige bron van de nummers is Wikipedia. Als je anderen vindt, plaats ze dan hier en corrigeer ze.

van: vervoer, elektrische / accu-toshiba-SCIB-opgeladen en 6-minuten-a-500kw-t15395.html

Li-air-charge-discharge.jpg (281.19 KIO) Toegang tot 4375-tijden

Over Lithium Air-batterijen hebben we:

a) een massale energie die kan concurreren om te zien dat ze vloeibare brandstoffen overschrijdt, alle gecorrigeerde rendementen, zo uitstekend!

In theorie weten lithium-luchtbatterijen hoe 3,5 kW.h / kg moet worden opgeslagen. Vanwege technologische beperkingen (substraat, batterijisolatie ...) zal de werkelijke energiedichtheid waarschijnlijk lager zijn. De dichtheid van 1,7 kW.h / kg geleverd aan de wielen kan echter worden overwogen vanwege een beter rendement van de elektrische motoren in vergelijking met de thermische motoren

Bron: https://fr.wikipedia.org/wiki/Accumulateur_lithium-air

b) massavermogen (en volume) zeer laag vergeleken met huidige lithiumbatterijen

laag specifiek vermogen (200 W / kg - 500 W / L)

Bron: https://fr.wikipedia.org/wiki/Accumulat ... ithium-air

Ter vergelijking: een deel van de huidige Lipo (de beste) kan tot 95 keer op keer de piekstroomwaarde leveren!

Een huidige Lipo die rond 0.2 kWh / kg ligt ...kan daarom vermogen leveren aan 95C van 19 kW / kg !!

Het is echt enorm en het is 19 / 0.2 = 95 keer wat een Lithium Air kan leveren !! En de 5-batterij kan daarom in de piek niet ver van 100 kW zorgen!

Maar goed op deze niveaus van ontlaadstroom, het warmt veel op en de batterijen gaan niet erg lang mee (200 300 max cycli) wanneer ze niet eerder ontploffen ... maar toch ...

Een lipo dat zou werken in 5C (er is niet onder 15C op de markt), die zeer redelijk is zorgen voor stroom * 0.2 5 1 = kW / kg ... Het is nog steeds 5 keer dat een Lithium Air op vermogensniveau

Dit betekent dat we niet veel stroom kunnen trekken per kg lithium-luchtbatterij: daarom worden ze gereserveerd ... voor energiebesparende of statische installaties, die uiteindelijk alle voordelen van een interessante massa energie

En om de vergelijkende berekening te voltooien, kan een Lithium Air werken met 200 / 1700 = 0.12 C ... het is 800 keer minder dan een Lipo 95C ...

Na het onderzoek ... maar toch ... de Lithium Air-revolutie zal niet snel mogelijk zijn ...

[Christophe]

Dit 2009-artikel vermeldt helemaal niet het probleem van massale macht: https://www.usinenouvelle.com/article/l ... te.N120192

[Gaston]

Men kan zich "gemengde" batterijen voorstellen die een (grote) lithium-lucht combineren met een (gemiddelde) lithium-ion of zelfs een paar supercondensatoren.

Het geheel kan de rest van de tijd een geweldige kracht leveren voor een beperkte tijd en een bescheiden vermogen.

Een "gemiddelde" elektrische auto heeft een vermogen van 20 kW nodig om met 110 km / u op de snelweg te rijden.
Maar ze heeft 50kW nodig om de ribben te beklimmen (voor een paar minuten) en 100kW om te beginnen als een tolkéké (voor minder dan een minuut)

Een lithium-lucht batterij 150 kg (255 kWh toch) zou kunnen bieden 30 kW continu te behouden wat rekenen een Li-ion batterij 50 kg (10kWh: over wat er in de huidige PHEVs ) die de versnellingen zou bieden.

[Christophe]

Men kan zich "gemengde" batterijen voorstellen die een (grote) lithium-lucht combineren met een (gemiddelde) lithium-ion of zelfs een paar supercondensatoren.

Ja, ik zat er net aan te denken toen ik het bovenstaande bericht schreef: eindelijk 'hybride' batterijen maken waarbij elke batterij zou worden gebruikt in overeenstemming met de stroom- / energievraag ... kortom, neem het beste van elke technologie om er een ultra-wereldwijde batterij van te maken efficiënt zowel in kracht als energie ...

Het is een goed idee en de bouwers van "serieuze" elektrische voertuigen moeten er al mee bezig zijn (zo niet, dan is dat omdat ze grote nazen zijn ... sorry! ) ...

En met 250 kWh aan boord van Li-Air (ofwel genoeg om meer dan 1000km te doen ...) of de "energie" -batterij, kan men zich gemakkelijk voorstellen dat deze batterij een "krachtige" lithium-ion voorzichtig zou opladen. het stoppen van de auto (om niet al te vaak te moeten opladen ...)

[Gaston]

En met 250 kWh aan boord van Li-Air (ofwel genoeg om meer dan 1000km te doen ...) of de "energie" -batterij, kan men zich gemakkelijk voorstellen dat deze batterij een "krachtige" lithium-ion voorzichtig zou opladen. het stoppen van de auto (om niet al te vaak te moeten opladen ...)

Het kan zelfs opladen door te rollen wanneer de kracht die nodig is om verder te gaan minder is dan het kan leveren.

[Christophe]

Uh ja het is mogelijk, maar het is nog steeds beter af met een beter gecontroleerde dump-load ... en stabieler ...

[ENERC]

Om een ​​beetje gespeeld te hebben met zink / lucht-batterijen, is het zwakke punt de kathode. De 1 / 2 O2 + H2O + 2e- → 2OH- reactie is erg traag. En zodra u stroom trekt, daalt de spanning.
Ok, er is geen water voor lithiumlucht (anders boem!), Maar je moet zuurstof in de lucht nemen.

Ik begin met de berekening van het luchtvolume voor een vermogen van 100 kW met een celspanning van 4V:

100 * 1000 (Watt) / 4 (Volt) / 96500 (Coulomb -> mol) / 2 (2 elektronen) * 22,4 (liter / mol) / 0,21 (O2 / luchtverhouding) = 13,8 liter / tweede!

En het is eigenlijk veel meer gezien dat we niet alle zuurstof uit de lucht aan de kathode kunnen nemen .... Anders daalt de spanning en daalt de stroom.
Het is duidelijk dat techno metaal / lucht eerder bedoeld is voor hoge capaciteit / lage stroom.

[Christophe]

Kunt u de berekening van het benodigde luchtvolume aangeven?

[ENERC]

Kunt u de berekening van het benodigde luchtvolume aangeven?

100 kW onder 4V is 25 000 A (waarschijnlijk 250A onder 400 V, maar dat verandert niets aan de berekening).

1 A is 1 Coulomb per seconde.
Eén mol is 96500 Coulomb.

25 000A vereist 0,26 mol per seconde. (25 000 / 96500)
Eén mol zuurstof is 22,4 liter bij normale druk. Maar er is alleen 21% zuurstof in de lucht.
Daarom 22,4 / 0,21 = 106 liters lucht om één mol zuurstof te hebben.

25 000A vereist daarom 0,26 * 106 = 27,6 liters lucht per seconde.
Maar zuurstof neemt 2-elektronen mee in de reactie, dus deel door 2 of 13,8-liters per seconde.

Zijoppervlak, het is niet beter: men neemt aan dat 100 mA cathX cm2 al een zeer goede waarde is.
Voor 25 000A hebt u de 250 000 cm2-kathode, 25 m2 nodig.
En dus huis deze 25 kathode m2 blootgesteld aan de lucht in het batterijcompartiment ....

[Christophe]

Bedankt voor de details, ik ben niet gewend om versterkers in mollen te veranderen!

We kunnen afleiden dat de lithium-luchtbatterijen moeten worden gekoppeld aan heilige blazers ... en de filters die daarbij horen om de kathode niet te vervuilen!

Dit zal noodzakelijkerwijs de algehele efficiëntie van de batterij verminderen, maar gezien zijn potentieel zal het nog steeds interessant zijn!

Voor het blootgestelde kathode-oppervlak denk ik dat het vrij gemakkelijk oplosbaar is, niet? Met een dunne laag kunnen we veel wisseloppervlak in een vrij klein volume plaatsen ...