Baterias Litio-2

Mobilidade Elctrica

EnergiaQumica Pilhas e Baterias de Ltio

Mobilidade Elctrica22-01-2012Por : Lus Timteon

Ltio-ar : Bateria RecarregvelAs baterias recarregveis Ltio-ar (tambm conhecidas como de Ltio-oxignio), so semelhantes, em princpio, s baterias de ies de ltio. No entanto, o Ltio-ar electroquimicamente um interface entre o nodo de ltio ao oxignio atmosfrico atravs de um ctodo de ar base de carbono, em vez dos compostos convencionais pesados encontrados nas baterias de ies de ltio. Isso significa que elas so capazes de ter maior densidade de energia por causa de terem um ctodo leve e o facto de o oxignio estar disponvel gratuitamente no ambiente e no precisar ser armazenado na bateria.As baterias Li-ar do a promessa de aumentar a densidade energtica das baterias de ies de ltio entre cinco a 10 vezes tanto como um tanque de combustvel actual. Mas esse potencial s poder ser alcanado quando desafios cientficos crticos forem resolvidos.Desenvolver a bateria Li-ar vai exigir esforos da cincia transformacional dos materiais, da qumica e da engenharia. A realizao de uma bateria Li-ar vivel exigir um avano tecnolgico e pode levar uma ou duas dcadas antes que o produto seja aprovado para uma aplicao comercial.Isso ir resolver o paradigma dos veculos elctricos que para produzir a potncia equivalente a um tanque de gasolina, teriam que carregar muitas mais baterias, questo impraticvel devido s restries de peso e espao. Baterias de Ltio:


ProjectosAs baterias Li-ar usam um ctodo de ar cataltico que fornece o oxignio, um electrlito, e um nodo de ltio. O maior problema no fazer uma bateria Li-ar. Temos o caso das baterias tipo boto/moeda de Zi-ar, que prova que a tecnologia est no bom caminho, pois tm rendimentos superior s actuais baterias de ies de ltio; o grande problema ser recarregvel e aguentar os recarregamentosO xido de ltio - o produto criado quando das descargas da bateria - susceptvel de criar e restringir o nmero de ciclos de carga e descarga da bateria. Para provar sucesso em veculos elctricos, as baterias de Li-ar teriam de lidar com milhares de tais ciclos. Actualmente as baterias experimentais de Li-ar tm somente uma eficincia de 70% no processo de carga/descarga.Outro problema, seria encontrar soluo para a alta volatilidade do ltio com gua, possibilitando o uso de electrlitos lquidosque eliminaria o perigo de incndio/exploso do ltio em situaes catastrficas de aquecimento.As baterias de metal-ar devem o seu nome aos reagentes que fornecem energia as reaces electroqumicas. Nas pilhas de zinco-ar, por exemplo, a energia libertada pela oxidao de zinco (que mantido dentro da caixa da pilha) com o oxignio do ar. Na medida em que o oxidante no armazenado na bateria, mas fornecido continuamente a partir de uma fonte externa, o ar, esses tipos de pilhas so semelhantes clulas de combustvel, no qual nem oxidante nem o combustvel fornecido dentro da clula.Ltio-ar : Bateria Recarregvel Baterias de Ltio:


Projectos

Fonte: Journal of Physical Chemistry LettersTendo por base a densidade energtica/KG, as baterias Li-ar, suplantam todos os tipos de pilhas e baterias, e at rivaliza com a gasolina.

Ltio-ar : Bateria Recarregvel Baterias de Ltio:


Bateria de Ltio/Ar: Estrutura

Electrlitos estabilizados com a requerida condutibilidade inica.Membranas compatveis para interface de separao.OxignioElectrlito slido para estabilizar o interface.Catalisador para fazer ou quebrar as ligaes Li-O e O-O a um determinado nvel de energia.Nanoporos de Carbono para transporte e condutibilidade.

Li+

Li+

Li+Os Projectos para baterias de ltio/Ar incluem um ctodo permevel ao ar, um escudo para proteger o nodo de ltio da gua e nitrognio, um electrlitos, e o nodo de ltio metlico. Baterias de Ltio:


LtioElectrlitoElctrodo composto Mecanismo das Baterias Ltio-ar

O2

O2

J. W. Long and D. R. Rolison, US Naval Research Lab.A. Debard et al., Univ. St AndrewsNanoarquitectura 3D de elctrodos feitos pela deposio de uma camada de MnO de 10 a 20 nm de espessura, sobre uma espuma de carbono, usando processos de baixa temperatura que podem ser usados para melhora a cintica dos elctrodos das baterias Litio-ar. Baterias de Ltio:


Bateria de Ltio/Ar: Arquitecturas

Quatro arquitecturas diferentes de baterias Li-ar, que todas pressupem o uso de metal de ltio como o nodo. As trs arquitecturas de electrlito lquido so; aprticos, aquoso e um sistema misto aprtico aquosos. Alm disso, uma arquitectura totalmente de estado slido tambm apresentada.. Baterias de Ltio:


LiLiLi

OOCtodo Nanoestruturado

Li+e-e-e-

e-e-

e-O -OLi+Li+Li+nodo de LtioDescargaLi+Li+O -O -Li+e-

Electrlito AproticoO2+e -> O2-O2- + Li+ ->LiO2LiO2 + Li+ + e->Li2O2Li -> Li++ e

Di-Lithium Peroxide Li2O2

IBM Almaden Research Center

Bateria de Ltio/Ar: Aprtida - Descarga

Baterias de Ltio:


8A somewhat fanciful description of the operation of a non-aqueous Li-air battery is given here. Oxygen enters the porous carbon cathode through a water-vapor barrier, and captures an electron supplied from the carbon to become an O2- species bound to the electrode surface. At the anode, a Li atom gives up an electron to the electrode and the resulting Li+ ion enters the electrolyte solution solvated by a negative ion such as PF6-, which for simplicity is not shown.A Li ion from solution reacts with the O2- to form a LiO2 species on the surface. A second electron can bind to this complex to give LiO2-It is unclear at this point whether LiO2- moves into solution or remains bound to the surface, but in either case it can react with a second Li ion to create lithium peroxide. Li2O2 is extremely insoluble, and may accumulate as a solid at the cathode. If the porous carbon becomes filled with lithium peroxide, it will eventually shut off the flow of oxygen into the battery, turning off the current.

LiLiLi

e-

e-e-e-Li+Li+Li+Li+Li+Li+O -O -Li+

O -O -Li+Li+

catalystparticlee-e-e-OO -

Li+Li2O2 > LiO2- + Li+LiO2- > LiO2 + Li+ + eLi+ + e > Li 0LiO2 > O2 + Li+ + eLi+ + e > Li 0OOe-e-e-e-e-e-Lie-IBM Almaden Research Center Bateria de Ltio/Ar: Aprtida - Carga Baterias de Ltio:


9Lithium Peroxide dissociates to give LiO2 anion and Li ion in solution. LiO2 anion diffuses to catalyst particle.At catalyst, LiO2- gives up an electron to the cathode, leaving LiO2 bound to surface, while at the anode an electron reduces Li ion to Li metal

There is considerable uncertainty about the mechanism of the reverse reactions in this heterogeneous system.

Bateria de Ltio/Ar: Aprtica

Durante a carga, uma tenso maior do que 2,96 V (~ 4 V necessria devido sobrepotenciais) dirige o Li2O2 reaco inversa electroqumica 2Li + O2. Durante a descarga, a electroqumica espontnea. 2(Li+ + e- ) + O2 Li2O2 gera uma tenso de 2,96V no equilbrio (mas praticamente um pouco menos devido a sobretenses).2(Li+ + e- ) + O2 Li2O2 Baterias de Ltio:


Bateria de Ltio/Ar: Ltio Oxignio Energia especifica terica

Baterias de Ltio:


Bateria de Ltio/Ar: Bateria experimental

Uma bateria de Li-ar experimental desenvolvida no MIT tem entrada e sada nas laterais para proporcionar um fluxo de ar, fornecendo oxignio para a operao da bateria(Foto: Patrick Gillooly/MIT)O conceito de bateria de metal-ar no novo. As pilhas boto Zn-Ar usadas nas prteses auditivas podem ser encontrados em farmcias em todos os lugares. Em contrapartida, as baterias recarregveis de metal-ar, e em particular as baterias Li-ar, permanecem em fase de investigao, mas continuam a atrair novos pesquisadores, por causa da promessa que se espera destas baterias.. Baterias de Ltio:


Energia especifica extremamente alta ( possvel rival dos combustveis derivados do petrleo); clulas comerciais actuais alcanam 1000Wh/kg mas podem chegar a 10000 Wh/Kg.A energia para a reaco no est dentro da clula, pelo que as clulas de maior capacidade devero ter vantagem de segurana por essa razo.Sistema amigo do ambiente.

Bateria de Ltio/ArVantagens das baterias Ltio/Ar: Baterias de Ltio:


Papel FiltroRede Carbono/Nkelnodo(Zinco p)Entrada ArSeparadorFolha TeflonisolamentoCarbono (Massa)As Pilas de Zinco/Ar requerem oxignio da atmosfera exterior para funcionarem. Isto poupa espao, assim como elimina a necessidade de ter internamente material por vezes txico. A grande desvantagem da pilhas de Zinco/ar que tm que estar isoladas da atmosfera exterior antes de serem usadas.. Pilhas de Metal/Ar: Pilhas Zinco/Ar

Baterias de Ltio:


Pilhas de Metal/Ar: Pilhas Zinco/Ar Baterias de Ltio:


16 Bateria de Ltio/Ar: Baterias Metal/ArInfelizmente, as baterias de Li-ar no so ainda uma realidade comercial, porque tem havido uma falta de compreenso de quais os tipos de materiais do elctrodo que poderiam promover as reaces electroqumicas que ocorrem nestas baterias. Agora, um estudo novo do MIT, revela que elctrodos de ouro ou platina como catalisador mostram um nvel mais elevado de actividade e, assim, uma maior eficincia do que elctrodos de carbono simples. Este novo trabalho prepara o terreno para futuras pesquisas que possam levar a materiais do elctrodo, melhor ainda talvez, a ligas de ouro ou platina e a outros metais ou xidos metlicos, para alternativas menos caras.

O conceito de bateria de metal-ar no novo. As pilhas boto Zn-Ar usadas nas prteses auditivas podem ser encontradas em farmcias em todos os lugares. Em contrapartida, as baterias recarregveis de metal-ar, e em particular as baterias Li-ar, permanecem em fase de investigao, mas continuam a atrair novos pesquisadores, por causa da promessa que se espera destas baterias.. Baterias de Ltio:


Bateria de Ltio/Ar: Baterias Metal/Ar

Interface no ctodo de uma bateria de Li-ar de carbono poroso (cinza) que inundado com o electrlito (azul), ies Li + (pequenos pontos) reagem com as molculas de oxignio (pares de pontos) nos pontos catalisadores (amarelo) para formar xidos de ltio (laranja) . A interface atina ampliada direita.Reaco Global

Catalisao

Quando carrega, o oxignio libertado e o metal de ltio e reconstitudo. Os novos catalisadores vo promover essas reaces, e assim reduzir a quantidade de energia desperdiada com a carga/descarga. Os tomos de ouro no catalisador facilitam a associao de ltio e de oxignio, a platina ajuda a reaco oposta, libertando o oxignio.Quando as baterias de Li-ar descarregam, o ltio metlico reage com o oxignio para formar xido de ltio e liberta 2 electres. 2(Li+ + e- ) + O2 Li2O2 Baterias de Ltio:


Bateria de Ltio/Ar: Baterias Metal/Ar As baterias MAIL (Metal-Air Ionic Liquid) fazem parte de um projecto comprovadamente seguro, geopoliticamente sustentvel, feito de materiais abundantes e ter densidade de energia ultra-alta com um baixo custo. Oferecer um elevado nvel de segurana porque o oxidante e o redutor no so armazenadas no mesmo espao. No caso de um acidente envolvendo um veculo elctrico, o risco de liberao de energia e fogo catastrfico inexistente. A bateria MAIL ter uma densidade de energia mnima de 4-11 vezes maior que a de ies de ltio, e um objectivo de ciclo de vida a longo prazo do de 2600 ciclos.As baterias de metal-ar contm metais de alta energia e oxignio, literalmente respirado do ar, dando-lhes a capacidade de armazenar enormes quantidades de energia. At o momento, o desenvolvimento destas baterias foi bloqueado pelas limitaes do uso instvel de solues baseadas em gua, que se quebram e evaporam medida que a bateria respira. Abordagem envolve lquidos inicos - sais extremamente estveis na forma lquida mas sem uso de gua. Baterias de Ltio:


Colector de corrente (+)Elctrodo positivo (LiMO2)Electrlito (Carbonatos alcal. etc.,) Separador (Novos compostos cermicos)Elctrodo Negativo (Grafite)Colector de corrente (-)Produto : Li2SArmazenado no ctodo de Carbono Produto : Li2O2Armazenado no ctodo de Carbono Produto : H2OignoradoBaterias de Ies de Ltio/Ltio Ar- Comparaes Baterias de Ltio:


Anodic rxn.: 2Li 2Li+ + 2e-Cathodic rxn.: S + 2e - S2-Geral rxn.: 2Li + S Li2S, G = - 439.084kJ/mol OCV: 2.23V Capacidade Terica : 1675mAh/g-sulfurSION POWER CORPORATION PBFC-2, Las Vegas, Nevada, USA, June 12-17, 2005Porqu Baterias Li/S?

Ni/CdNi/MHCylindrical Li-ionPrismatic Li-ionPrismatic Li-PolymerSion Power Corp.Future Li-S performance region

Li-S, 2001Li-S, 2005

LiLi+Li2SLi+ + Se-Li+Li+e-

Electrlito(polmero ou aquopso)nodoCtodo

Baterias de Ies de Ltio: Ltio Enxofre Baterias de Ltio:


Bateria de Ltio/Ar: Baterias Metal/Ar

Baterias de Ltio: Segundo um relatrio publicado recentemente, lquidos inicos (tambm conhecidos como fluidos inicos, sais de lquidos e electrlitos lquidos) no evaporam como gua porque so formados a partir de sais que permanecem no estado lquido temperatura ambiente. Isso inclui o cloreto de sdio e nitrato de potssio que, quando aquecidos, derretem e passam por uma mudana de fase a lquido composto quase inteiramente de ies. Tais pilhas tambm poderiam oferecer melhor estabilidade electroqumica (de at 5 volts, em comparao com gua 1,23 volts por clula), o que significa que eles poderiam usar materiais metlicos que possuem uma maior densidade de energia do que o zinco


Baterias de Ltio: Aplicaes das baterias de Ltio-Ion Bateria Secundria: - Recarregvel

As Baterias de ies de Ltio so aplicveis em produtos mveis.

Alta densidade energtica:Alta voltagem (trs vezes mais que baterias Ni-Cd e Ni-MH;Leves;Sem efeito de memria.

Mobile PhoneDigital Still CameraMobile DVDMobile PCDigital Video Camera(Camcorder) Baterias de Ltio:


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Aplicaes das Bateria de ies de Ltio:Packs de baterias de EVs Baterias de Ltio:

Chevy Volt Nissan Leaf Prius PHEV http://autogreenmag.com/tag/chevroletvolt/page/2/ http://inhabitat.com/will-the-nissan-leaf-battery-deliver-all-itpromises/ http://www.toyota.com/esq/articles/2010/Lithium_Ion_Battery.html

i-MiEV Ford Focus Fiat 500 EVhttp://www.caranddriver.com/news/car/10q4/2012_mitsubi shi_i-miev_u.s.-spec_photos_and_infoauto_shows/gallery/mitsubishi_prototype_i_miev_lithiumion_batteries_and_electric_drive_system_photo_19 i-MiEV http://www.metaefficient.com/cars/ford-focus-electricnissanleaf.html http://www.ibtimes.com/articles/79578/20101108/sblimotivesamsung-sdi-chrysler-electric-car.htm


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Reference: Institute of Information Technology, Japan

HEVs no MercadoPHEVEVFCHV

?Veculos Hibridos(HEV) e Electricos (EV) j nas estradas Preve-se que a sua dessiminao aumente bastante nos prximos anos..Courtesy of Dr. Ahiara, Samsung Research, Yokohama, Japan Baterias de Ltio:


Desenvolvimento das Bateria de Ltio Baterias de Ltio:A bateria de ies de ltio tem uma densidade de energia um pouco menor do que o metal de ltio, mas muito mais segura. Introduzida no mercado pela Sony em 1991.Na dcada de 1970, o Ltio metal foi usado, mas a sua instabilidade tornava inseguro e pouco prtico. O xido de ltio-cobalto e a grafite so usados como elctrodos nas baterias de ies de ltio.Vantagens das Bateria s de ies de LtioPotncia - Densidade de energia alta, significa maior potncia numa embalagem menor.160% maior do que NiMH.220% maior do que NiCd.Maior tenso - uma forte corrente lhe permite potncia complexa dispositivos mecnicos.Longa vida - perda de carga de apenas 5% ao ms.10% para NiMH, 20% para NiCd.


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Pilhas/Baterias Recarregveis Li-ion

A bateria de ies de ltio de baixa manuteno, uma vantagem que a maioria das outras qumicas no pode reclamar. No h memria e nenhum ciclo programado exigido para prolongar a vida til da bateria. Alm disso, a auto-descarga menos da metade em relao ao nquel-cdmio, fazendo das baterias de ies de ltio adequadas para as aplicaes modernas. A reciclagem das clulas de ies de ltio, tambm no so de grande preocupao ambiental.Apesar de suas vantagens em geral, os de ies de ltio tm suas desvantagens. Ele frgil e requer um circuito de proteco para manter uma operao segura. Criada em cada pacote, o circuito da proteco limita a tenso de pico de cada clula durante a carga e impede a tenso da clula de ficar demasiado baixa na descarga. Alm disso, a temperatura da clula monitorada para prevenir temperaturas extremas. A carga mxima e descarga de corrente na maioria dos pacotes limitada entre 1C e 2C. Com estas precaues tidas em conta, a possibilidade de ltio metlico sobreaquecer a devido a sobrecarga virtualmente eliminada.O envelhecimento uma preocupao com a maioria das baterias de ies de ltio e muitos fabricantes continuam silenciosos sobre essa questo. Alguma deteriorao da capacidade perceptvel aps um ano, se a bateria est em uso ou no. A bateria frequentemente falha aps dois ou trs anos. Note-se que outras qumicas tambm tm relacionada idade efeitos degenerativos. Isto especialmente verdadeiro para o nquel-metal-hidreto se exposto a altas temperaturas ambientais. Ao mesmo tempo, baterias de ies de ltio so conhecidos por ter servido durante cinco anos em algumas aplicaes. Baterias de Ltio:


Pilhas/Baterias Recarregveis Li-ion

Os fabricantes esto melhorando constantemente os ies de ltio. Novas e aprimoradas combinaes qumicas so introduzidas a cada seis meses ou assim. Com um progresso to rpido, difcil avaliar a degradao dos ies de ltio com a idade.A bateria de ies de ltio mais econmica em termos de custo/relao energtica o modelo 18650 cilndrica (18 o dimetro e 650 de comprimento em mm). Esta clula utilizada para a computadores potveis e outras aplicaes que no exigem geometria ultra-fina. Se um pacote fino necessrio, a clula de ies de ltio prismtica a melhor escolha. Estas clulas tm um custo maior em termos de energia armazenada.VantagensAlta densidade de energia - potencial para capacidades ainda maiores.Quando nova uma carga normal tudo que necessrio. Relativamente baixa auto-descarga que menor que a metade das baterias base de nquelManuteno Baixa - nenhuma descarga peridica necessria, no h memria. Clulas especiais podem fornecer uma corrente muito alta para aplicaes como ferramentas portteis.LimitaesRequer circuito de proteco para manter a tenso e corrente dentro de limites seguros. Sujeita ao envelhecimento, mesmo se no usada.Armazenamento em local fresco, 40% de carga reduz o efeito do envelhecimento. Restries de transporte - o embarque de grandes quantidades podem ser sujeitas a controlo regulamentar. Baterias de Ltio:


Os 84 maiores produtores mundiais de baterias de Ltio de Alta Potncia

USA + Canad

Alemanha

Japo

China

Extremo Oriente sem China e Japo

Produtores Mundiais de baterias de Ltio 47 14 12 10 1 Baterias de Ltio:


1990s

HOJE

Futuro Prximo

Novas aplicaes

Uso estacionrio

Uso Veicular

Uso IndustrialAplicaes das Baterias de ies de LtioEvoluo da gama de aplicaes: Baterias de Ltio:


Baterias de Ltio:

Classe 9 materiais diversos perigosos.ONU Manual de Ensaios e Critrios (III, 38,3)PREO - 40% a mais caras do que NiCd.DELICADAS -Temperatura da bateria deve ser monitorada a partir de dentro (o que aumenta o preo), e hermeticamente seladas.REGULAMENTAO

-Quando o transporte Li-Ion a granel (o que tambm aumenta o preo).Impacto Ambiental das Bateria de ies de LtioAs pilhas/Baterias recarregveis so reciclveis. O Ltio oxidado no txico e pode ser extrado da bateria, neutralizado, e usado como matria-prima para novas baterias de ltio.

Desvantagens das Bateria de ies de Ltio


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Baterias de Ltio:Reaces Elctrodo -Electrlito

DerrameFumoGsChama

Exploso

Se o aquecimento excede a dissipao

Condies Externas estremasCausa ou origina eventos internos ou reaces ExotrmicasDecomposiesReaces Electroqumicas

Incendeia o electrlitoAquecimento ExternoSobre-DescargaSobre-Corrente de CargaPenetraoEsmagamentoChoque externoCurto InternoGalvanizao do LtioSobre-Carga Segurana: Bateria de ies de Ltio Problemas Trmicos


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Baterias de Ltio:Perfurao de baterias de LtioA bateria Cilndrica composta pelo nodo, pelo ctodo e um separador. Quando um prego perfura a bateria , far um curto-circuito e tenso ir a 0V e aumentar a temperatura.

4,2V

4,2V

As bateria de polmeros tm as clulas dispostas em paralelo. A Diferena de potencial para cada par de elctrodos 4,2V.Quando o prego perfura um par de elctrodos, ir causar um curto-circuito nesse par, mas alguns de outros pares podem no ser perfurados. por isso que a tenso pode no ser 0V. Segurana: Bateria de ies de Ltio Problemas Trmicos


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Segurana: Bateria de ies de Ltio Problemas Trmicos

Baterias de Ltio:


Baterias de Ltio:O problema com as baterias de ltio ... que nenhum dos materiais existentes nos elctrodos pode apresentar todas as caractersticas de desempenho exigidas, incluindo alta capacidade, a tenso de operao mais alta, e ciclo de vida longo. Consequentemente, os investigadores esto tentando optimizar materiais disponveis dos elctrodos atravs da concepo de novas estruturas compostas em nanotecnologia .Silcio colocado numa bateria incha medida que absorve os tomos de ltio carregada positivamente durante o carregamento, e encolhe durante a descarga medida que os ies de ltio so retirados do silcio. Este ciclo normalmente faz com que o silcio se pulverize, degradando o desempenho da bateria.A capacidade de armazenamento de uma bateria Li-Ion limitada pela quantidade de ltio pode ser acumulado no nodo da bateria, que normalmente feito de carbono. O silcio tem uma capacidade muito maior do que o carbono, mas tambm tem uma desvantagem. Desafios das Bateria de ies de Ltio


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Capacidade diminui e Resistncia interna aumenta devido a: Ciclos de Carga/Descarga. Altas temperaturas. Baixas temperaturas durante a carga. Qumica da superfcie (nodo ctodo) Alteraes de Fases/ Estruturas (Ctodo).Anode AgingDesafios das Bateria de ies de LtioProblemas de degradaoSubstituir a libertao de oxignio do material do ctodo (LiCoO2) por compostos alternativos estruturalmente mais estveis i.e. LiFePO4Substituir o electrlitos de lquidos orgnicos inflamveis, por exemplo membranas condutoras de polmeros inicos.Substituir o material caro do Ctodo (LiCoO2) por um composto alternativo barato e abundante, idealmente ctodos base de Ferro/Enxofre.Substituir os actuais materiais dos electrodos, por compostos alternativos que tenham maiores valores de capacidade especfica...Novos Materiais Baterias de Ltio:


Ctodo

Maior Capacidade energtica e maior estabilidade trmica.

Li FePO4, etc.

nodo

Maior Capacidade e maior longevidade

Li4Ti5O12, Li1.1V0.9O2, Si alloy, etc.

Electrlito

Reduzir inflamabilidade sem reduzir performance.

Aditivos com solues inicas, fluoretos alquilos, etc.

Separador

Aumentar resistncia temperatura.

Compsitos cermicos tecidos no tecidos (TNTs) etc.

Desafios das Bateria de ies de Ltio para EVsDesenvolvimentos em curso ou a desenvolver: ComponenteCapacidadeMaterial Baterias de Ltio:


Baterias de Ltio:A soluo Nano tecnologia ... O ltio armazenado numa floresta de nanofios de silcio minsculos, cada uma com um dimetro de um milsimo da espessura de uma folha de papel. Os nanofios incham quatro vezes o seu tamanho normal, quando absorvem ltio, mas, ao contrrio de outras formas de silicone, no quebra

Fotos tiradas por um microscpio electrnico de varredura de nanofios de silcio antes (esquerda) e depois (direita) de absoro de ltio. Ambas as fotos foram tiradas com a mesma ampliao. O trabalho descrito em High-performance lithium battery anodes using silicon nanowires, publicado on-line 16 de Dezembro na revista Nature Nanotechnology.Desafios das Bateria de ies de Ltio


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Baterias de Ltio:Elctrodos que no se deterioram:Estanho metlico com esferas ocas de carbono.Nanofios (CNT) de silcioDesign da bateria 2D e 3D : "Floresta" de nano varas num elctrodo pelcula fina.Nano varas ensandwichadas" (Stacked) num elctrodo camadas finas.

Nano + Li-Ion = ?Nanotecnologia e aplicaes Li-Ion no sector comercial so aparentemente ... Mais leves, baterias mais potentes, maior mobilidade do utilizador e aumentar a vida til do equipamento.DeWalt 36volt ferramentas elctricas sem fios.Nanotecnologia e Li-Ion aplicaes no sector residencial no so to bvias: HVAC Baterias do sistema de climatizao? O Potencial das Bateria de ies de Ltio


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Source: MITDesafios das Bateria de ies de Ltio

Ctodo Fosfato de ies de Ltio

Separador Plstico porosonodo LtioOs investigadores do MIT, esto desenvolvendo uma bateria de ies de Ltio, capaz de carregar em segundos. A descoberta pode conduzir a uma nova gerao de baterias para aplicaes desde portteis a veculos elctricos (EVs).Baterias de ies de LtioCompostas por folhas de elctrodos mergulhadas num lquido (electrlito) que permite que os ies de Ltio se movam de um elctrodo para o outro.

Partculas de LtioPolmero (ligao)Carbono negro

A velocidade a que uma bateria carrega limitada pelo tempo de movimento dos ies de Ltio entre os elctrodos. Para aumentar essa velocidade os cientistas esto construindo elctrodos com nanopartculas e aditivos de Carbono.Para aumentar ainda mais essa velocidade, os investigadores do MIT , esto cobrindo o composto com um revestimento cristalizado microscpico, que aumenta fortemente a mobilidade dos ies de Ltio. Baterias de Ltio:


Baterias de Ltio:Leveza, potncia/volume permitem flexibilidade de armazenamento e design.

A alta Densidade de energia das baterias de ies de Ltio permitem alimentar mquinas complexas.As baterias de ies de Ltio carregam rapidamente e mantm a carga mais tempo, o que proporciona flexibilidade para a Micro-gero.Particularmente til para geradores elicos e solares !Background:Se a tecnologia da bateria fosse desenvolvida ao mesmo ritmo, uma bateria de carro pesado seria do tamanho de uma moeda de um cntimo.da investigao anual representam ganhos de capacidade das baterias de aproximadamente 6%.o nmero de transstores num chip de computador dobra a cada dois anos. (40 anos de prova!)Os resultados Lei de Moore: Ideia: Micro-Gerao e as Bateria de ies de Ltio


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Qumica das baterias ao longo dos anos!....

18591909197519902010

2050 Baterias de Ltio: Projectos


Baterias Orgnicas de Ltio: Futuro?

Proposta sustentvel de baterias orgnicas base de materiais de elctrodos feitos a partir de biomassa. Myo-inositol extrado do milho pode ser usado para preparar Li2C6O6 electroquimicamente activo, enquanto o cido mlico das mas pode sofrer policondensao a um polyquinone que electroquimicamente activo com o ltio.CO2ReciclagemExtracoElaborao viagreen chemistry

p+2pLi+ + 2pe-

pLi+ Li+

xLi+xBatteryAssembly Baterias de Ltio: Projectos


Baterias de Ltio: Projectos Microbial Electrolysis Cell

H

e

e

e

e

e

e

Power Source

CtodonodoCO2H2A fermentao de resduos de plantas produz cido actico.

1As bactrias consomem cido actico e libertam protes, electres, CO2

2Membrana de troca de Ies0,2V de uma fonte externa.

3Electres+Protes=Hidrognio.

4Hidrognio um combustvel limpo que pode ser usado por veculos a gs e veculo com fuel Cells.

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Dvidas?


http://electrochem.cwru.edu/encycl/art-b02-batt-nonr.htmhttp://www.saftbatteries.com/Technologies_Lithium_Liion_301/Language/en-US/Default.aspxhttp://support.radioshack.com/support_tutorials/batteries/bt-liion-main.htmhttp://jgdarden.com/batteryfaq/carfaq2.htmhttp://en.wikipedia.org/wiki/Lithium_batteryhttp://batteryuniversity.com/learn/article/the_high_power_lithium_ionhttp://biz.maxell.com/products/industrial/battery/er/index.htmlhttp://www.powerstream.com/BatteryFAQ.htmlhttp://data.energizer.com/PDFs/lithiuml91l92_appman.pdfhttp://www.profpc.com.br/pilhas_baterias.htmwww.fondazioneinternazionale.org/.../Scrosati.pBibliografias


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Baterias Litio-2

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