Batteria: la rivoluzione del litio-aria non (eventualmente) avrà luogo ...

[Christophe]

Piccole analisi sulle prestazioni della tanto attesa batteria agli ioni di litio ... una rivoluzione che potrebbe non avvenire ... perché la sua potenza specifica è estremamente bassa non rispetto alle migliori batterie attuali: fino a 800 volte in meno!

L'unica fonte dei numeri è Wikipedia. Se ne trovi altri, pubblicali qui e correggili.

da: trasporti, elettrico / batteria Toshiba-SCIB-ricaricata en 6-minuti-a-500kw-t15395.html

Li-air-charge -harge.jpg (281.19 KIO) Tempi 4349 accessibili

A proposito di batterie al litio, abbiamo:

a) un'energia di massa che può competere per vedere superare i combustibili liquidi, tutti i ritorni corretti, quindi eccellenti!

In teoria, le batterie al litio-aria sanno come immagazzinare 3,5 kW.h / kg. Tuttavia, a causa di vincoli tecnologici (substrato, isolamento della batteria ...), la densità di energia effettiva sarà molto probabilmente inferiore. La densità di 1,7 kW.h / kg fornita alle ruote può tuttavia essere considerata a causa di una migliore efficienza dei motori elettrici rispetto ai motori termici

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

b) potenza di massa (e volume) molto bassa rispetto alle attuali batterie al litio

bassa potenza specifica (200 W / kg - 500 W / L)

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

In confronto, alcuni Lipo attuali (i migliori) possono fornire fino a 95 volte il loro picco di corrente nominale!

Un Lipo attuale che si aggira intorno a 0.2 kWh / kg ...può quindi fornire energia a 95C di 19 kW / kg !!

È davvero enorme ed è 19 / 0.2 = 95 volte che può fornire un litio Air !! E 5 kg di batteria può quindi fornire, nel picco, non lontano da 100 kW!

Ma ok a questi livelli di corrente di scarica, si riscalda molto e le batterie non durano molto a lungo (cicli 200 300 max) quando non esplodono prima ... ma comunque ...

Un lipo che funzionerebbe in 5C (non troviamo sotto 15C sul mercato) che è molto ragionevole fornirebbe una potenza di 0.2 * 5 = 1 kW / kg ... È ancora 5 volte più di un litio aria a livello di potenza

Ciò significa che non saremo in grado di assorbire molta energia per kg di batteria ad aria al litio: saranno quindi riservati ... per installazioni a bassa potenza o statiche, che alla fine annullano tutti i vantaggi di un interessante energia di massa

E per finire il calcolo comparativo, un Lithium Air può funzionare con 200 / 1700 = 0.12 C ... è 800 volte inferiore a un Lipo 95C ...

Dopo la ricerca ... ma lo stesso ... la rivoluzione di Lithium Air non sarà presto possibile ...

[Christophe]

Questo articolo di 2009 non menziona affatto il problema della potenza di massa: https://www.usinenouvelle.com/article/l ... te.N120192

[Gaston]

Si potrebbero immaginare batterie "miste" che associano un (grande) litio-aria a un (medio) ione di litio o anche a pochi supercondensatori.

Il tutto può fornire un grande potere per un tempo limitato e un potere modesto per il resto del tempo.

Un'auto elettrica "media" richiede 20kW di potenza per guidare a 110 km / h in autostrada.
Ma ha bisogno di 50kW per arrampicarsi sulle costole (per alcuni minuti) e 100kW per iniziare come un pedaggio kéké (per meno di un minuto)

Una batteria litio-aria di 150 kg (255 kWh in ogni caso) potrebbe fornire 30 kW in modo continuo, abbastanza per supportare una batteria agli ioni di litio di 50 kg (10kWh: all'incirca ciò che si trova negli attuali ibridi ricaricabili ) che fornirebbe le accelerazioni.

[Christophe]

Si potrebbero immaginare batterie "miste" che associano un (grande) litio-aria a un (medio) ione di litio o anche a pochi supercondensatori.

Sì, ci stavo proprio pensando quando ho scritto il messaggio sopra: finalmente realizzare batterie "ibride" dove ogni batteria sarebbe stata utilizzata in base alla richiesta di potenza / energia ... insomma, prendere il meglio da ogni tecnologia per renderla una batteria ultra globale efficiente sia in potenza che in energia ...

È una buona idea e i costruttori di veicoli elettrici "seri" devono già esserci (altrimenti, uh, è perché sono grandi nazisti ... scusate per il bit ) ...

E con 250 kWh a bordo Li-Air (o sufficienti per fare più di 1000 km ...) o la batteria "energetica", si può facilmente immaginare che questa batteria ricarichi delicatamente una "potenza" agli ioni di litio. fermare l'auto (per non dover ricaricare troppo spesso ...)

[Gaston]

E con 250 kWh a bordo Li-Air (o sufficienti per fare più di 1000 km ...) o la batteria "energetica", si può facilmente immaginare che questa batteria ricarichi delicatamente una "potenza" agli ioni di litio. fermare l'auto (per non dover ricaricare troppo spesso ...)

Può persino ricaricarsi rotolando ogni volta che la potenza necessaria per avanzare è inferiore a quella che può fornire.

[Christophe]

Sì, è possibile, ma è ancora meglio con un carico di scarico meglio controllato ... e più stabile ...

[ENERC]

Per aver giocato un po 'con le batterie zinco / aria, il punto debole è il catodo. La reazione 1 / 2 O2 + H2O + 2e- → 2OH- è molto lenta. E non appena si assorbe energia, la tensione diminuisce.
Ok non c'è acqua per l'aria al litio (altrimenti boom!), Ma devi prendere ossigeno nell'aria.

Inizio il calcolo del volume d'aria per una potenza di 100 kW con una tensione di cella di 4V:

100 * 1000 (Watt) / 4 (Volt) / 96500 (Coulomb -> mole) / 2 (2 elettroni) * 22,4 (litri / mole) / 0,21 (rapporto O2 / aria) = 13,8 litri / secondo!

Ed è in realtà molto più visto che non possiamo prendere tutto l'ossigeno dall'aria al catodo .... Altrimenti la tensione cala e la corrente cala.
Chiaramente, il tecno-metallo / aria sono piuttosto per alta capacità / bassa corrente.

[Christophe]

Potete per favore dettagliare il calcolo del volume d'aria necessario?

[ENERC]

Potete per favore dettagliare il calcolo del volume d'aria necessario?

100 kW in 4V è 25 000 A (è probabilmente 250A in 400 V, ma ciò non cambia il calcolo).

1 A è 1 Coulomb al secondo.
Una talpa è 96500 Coulomb.

25 000A richiede 0,26 mole al secondo. (25 000 / 96500)
Una mole di ossigeno è 22,4 litri a pressione normale. Ma c'è solo l'21% di ossigeno nell'aria.
Pertanto 22,4 / 0,21 = 106 litri di aria per avere una mole di ossigeno.

25 000A richiede quindi 0,26 * 106 = 27,6 litri di aria al secondo.
Ma l'ossigeno prende elettroni 2 nella reazione, quindi dividi per 2, o 13,8 litri al secondo.

Superficie laterale, non è migliore: si ritiene che 100 mA cathX cm2 sia già un valore molto buono.
Per 25 000A, è necessario 250 000 cm2 catodo, 25 m2.
E così alloggiano questi catodi 25 m2 esposti all'aria nel vano batterie ....

[Christophe]

Grazie per i dettagli, non sono abituato a trasformare gli amp in talpe!

Possiamo dedurre che le batterie litio-aria dovranno essere accoppiate a soffianti sacri ... e ai filtri che li accompagnano per non inquinare il catodo!

Ciò ridurrà necessariamente l'efficienza complessiva della batteria, ma dato il suo potenziale sarà comunque interessante!

Per la superficie del catodo esposta penso che sia risolvibile abbastanza facilmente no? Con uno strato sottile fine possiamo posizionare molta superficie di scambio in un volume piuttosto piccolo ...