Bateria: rewolucja w litowo-powietrznej nie będzie (ewentualnie) odbywała się ...

[Christophe]

Małe analizy wydajności długo wyczekiwanego akumulatora Lithium Air...rewolucja, która może nie nastąpić...ponieważ jej moc właściwa jest wyjątkowo niska w porównaniu z najlepszymi obecnymi akumulatorami: nawet 800 razy mniej!

Jedynym źródłem danych liczbowych jest Wikipedia. Jeśli znajdziesz inne, opublikuj je tutaj, a my je poprawimy.

Pochodzi z: transport-elektryczny/akumulator-toshiba-scib-naladowany-w-6-minutach-500kw-t15395.html

Li-air-charge-discharge.jpg (281.19 KB) Przeglądano 4400 razy

O bateriach litowo-powietrznych mamy:

a) energia masowa, która może konkurować z paliwami ciekłymi lub je przewyższać, wszystkie skorygowane wydajności, dlatego doskonałe!

Teoretycznie akumulatory litowo-powietrzne mogą przechowywać 3,5 kW.h / kg. Jednak ze względu na ograniczenia technologiczne (podłoże, izolacja baterii itp.) Rzeczywista gęstość energii najprawdopodobniej będzie niższa. Gęstość 1,7 kW.h / kg dostarczanego do kół można jednak wziąć pod uwagę ze względu na lepszą wydajność silników elektrycznych w porównaniu do silników cieplnych.

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

b) bardzo niska moc właściwa (i objętość) w porównaniu do obecnych baterii litowych

niska moc właściwa (200 W / kg - 500 W / L)

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

Dla porównania, niektóre obecne Lipos (najlepsze) mogą zapewnić 95 razy ich nominalną pojemność szczytową prądu!

Obecny Lipo, który wynosi około 0.2 kWh / kg ...może zatem dostarczyć 95C moc 19 kW / kg !!

Jest naprawdę ogromny i 19 / 0.2 = 95 razy więcej, niż może zapewnić Lithium Air !! Dzięki temu akumulator 5 kg może zapewnić w szczytowym momencie niedaleko 100 kW!

Ale OK, przy takim poziomie prądu rozładowania, nagrzewa się ogromnie i akumulatory nie wytrzymują zbyt długo (maksymalnie 200 do 300 cykli), jeśli najpierw nie eksplodują...

Lipo, które działałoby tylko w temperaturze 5°C (nie znajdziemy na rynku żadnej poniżej 15°C), co jest bardzo rozsądne, zapewniłoby moc 0.2*5 = 1 kW/kg... To wciąż 5 razy więcej niż akumulator litowy Powietrze pod względem mocy właściwej

Oznacza to, że nie będziemy w stanie pobierać dużej mocy na kilogram baterii litowo-powietrznej: będą one zatem zarezerwowane ... dla instalacji o niskiej mocy lub ... statycznych, co ostatecznie anuluje wszystkie korzyści związane z interesującą energia masowa

Aby zakończyć obliczenia porównawcze, Lithium Air może pracować w 200 / 1700 = 0.12 C ... to 800 razy mniej niż Lipo 95C ...

Po zakończeniu badań ... ale mimo wszystko ... rewolucja litowo-powietrzna może nie nastąpić w najbliższym czasie ...

[Christophe]

Ten artykuł z 2009 roku w ogóle nie wspomina o konkretnym problemie z zasilaniem: https://www.usinenouvelle.com/article/l ... te.N120192

[Gaston]

Można sobie wyobrazić akumulatory „mieszane” łączące (duży) litowo-powietrzny z (średnim) litowo-jonowym lub nawet kilka superkondensatorów.

Zespół może zapewnić dużą moc przez ograniczony czas i niewielką moc przez resztę czasu.

„Przeciętny” samochód elektryczny potrzebuje 20 kW, aby jechać po autostradzie z prędkością 110 km/h.
Ale potrzebuje 50 kW, aby wjechać na wzgórza (przez kilka minut) i 100 kW, aby ruszyć jak kéké za opłatą (na mniej niż minutę)

Akumulator litowo-powietrzny o masie 150 kg (w każdym razie 255 kWh) mógłby zapewnić moc ciągłą 30 kW, co wystarczyłoby do naładowania akumulatora litowo-jonowego o masie 50 kg (10 kWh: mniej więcej tyle, co spotykamy w obecnych hybrydach typu plug-in). ), co zapewniłoby przyspieszenia. .

[Christophe]

Można sobie wyobrazić akumulatory „mieszane” łączące (duży) litowo-powietrzny z (średnim) litowo-jonowym lub nawet kilka superkondensatorów.

Tak, właśnie o tym myślałem, pisząc powyższą wiadomość: ostatecznie stworzyć akumulatory „hybrydowe”, w których każdy akumulator będzie używany zgodnie z zapotrzebowaniem na moc/energię… krótko mówiąc, wykorzystanie najlepszych technologii w celu stworzenia ultraglobalnego rozwiązania bateria wydajna zarówno pod względem mocy, jak i energii...

To dobry pomysł i „poważni” producenci pojazdów elektrycznych już na pewno się tym zajęli (w przeciwnym razie, cóż, wtedy ponieśliby wielką stratę… przepraszam za tę chwilę) ) ...

A mając 250 kWh na pokładzie w technologii Li-Air (wystarczającej na przejechanie ponad 1000 km...) lub akumulator „energetyczny”, łatwo możemy sobie wyobrazić, że akumulator ten delikatnie ładowałby jednocześnie „mocny” litowo-jonowy. zatrzymanie samochodu (aby nie musieć za często ładować w sumie...)

[Gaston]

A mając 250 kWh na pokładzie w technologii Li-Air (wystarczającej na przejechanie ponad 1000 km...) lub akumulator „energetyczny”, łatwo możemy sobie wyobrazić, że akumulator ten delikatnie ładowałby jednocześnie „mocny” litowo-jonowy. zatrzymanie samochodu (aby nie musieć za często ładować w sumie...)

Może go nawet naładować podczas jazdy, gdy moc potrzebna do poruszania się do przodu jest mniejsza niż jest w stanie zapewnić.

[Christophe]

Um tak, jest to możliwe, ale nadal jest lepiej, gdy jest zatrzymany z lepiej kontrolowanym ładowaniem wyładowczym… i bardziej stabilnym…

[ENERC]

Po krótkiej zabawie z akumulatorami cynkowo-powietrznymi, słabym punktem jest katoda. Reakcja 1/2 O2 + H2O + 2e− → 2OH− jest bardzo powolna. A gdy tylko pobierzemy prąd, napięcie spada.
Ok, nie ma wody na litowe powietrze (w przeciwnym razie bum!), Ale tlen trzeba brać z powietrza.

Zaczynam obliczać objętość powietrza dla mocy 100 kW przy napięciu ogniwa 4V:

100 * 1000 (wat) / 4 (wolty) / 96500 (kulomb -> mol) / 2 (2 elektrony) * 22,4 (litr/mol) / 0,21 (stosunek O2/powietrze) = 13,8 litra/sekundę!

A tak naprawdę to znacznie więcej, ponieważ nie możemy pobrać całego tlenu z powietrza na katodzie... W przeciwnym razie napięcie spada, a prąd spada.
Jasne jest, że metal/air techno jest bardziej nastawione na wysoką wydajność/niski prąd.

[Christophe]

Czy można prosić o szczegółowe obliczenia wymaganej objętości powietrza?

[ENERC]

Czy można prosić o szczegółowe obliczenia wymaganej objętości powietrza?

100 kW przy 4 V to 25 000 A (prawdopodobnie jest to 250 A przy 400 V, ale to nie zmienia obliczeń).

1 A to 1 kulomb na sekundę.
Jeden mol to 96500 kulombów.

25 000 A wymaga 0,26 mola na sekundę. (25 000 / 96500 XNUMX)
Jeden mol tlenu przy normalnym ciśnieniu to 22,4 litra. Ale w powietrzu jest tylko 21% tlenu.
Zatem na jeden mol tlenu potrzeba 22,4/0,21 = 106 litrów powietrza.

Dlatego 25 000 A wymaga 0,26*106=27,6 litrów powietrza na sekundę.
Ale tlen zabiera w reakcji 2 elektrony, więc należy go podzielić przez 2, czyli 13,8 litra na sekundę.

Od strony powierzchni nie jest lepiej: uważamy, że 100 mA na cm2 katody to już bardzo dobra wartość.
Dlatego na 25 000 A potrzeba 250 000 cm2 katody, czyli 25 m2.
I dlatego zmieści te 25 m2 katody wystawionej na działanie powietrza w komorze baterii....

[Christophe]

Dziękuję za szczegóły, nie jestem przyzwyczajony do przekształcania Amperów w Krety!

Możemy wywnioskować, że akumulatory litowo-powietrzne będą musiały być sprzężone ze świętymi dmuchawami... i pasującymi do nich filtrami, aby nie zanieczyszczać katody!

To z pewnością zmniejszy ogólną wydajność akumulatora, ale biorąc pod uwagę jego potencjał, nadal będzie interesujący!

Myślę, że w przypadku odsłoniętej powierzchni katody dość łatwo można go rozpuścić w rozpuszczalniku, prawda? Dzięki cienkim warstwom możemy umieścić dużą powierzchnię wymiany w dość małej objętości...