lithium-iontové baterie

Pyrit, známý také jako bláznovo zlato, může obsahovat cenné lithium

16. 4. 2024 Iveta Mauci, šéfredaktorka a licencovaná autorka vědeckých zpráv NASA, ESO, ESA, AAAS a EurekAlert 0 komentářů 2 min read 501 Zobrazení Bláznovo zlato, lithium, lithium-iontové baterie, přírodní zdroj, Pyrit

TOP 10 Věda

Podle recenzovaného článku Evropské geovědní unie existuje důvod, proč vám letecké společnosti nedovolí dát si notebook do odbaveného zavazadla v přepravním prostoru. Lithium-iontová baterie totiž představuje vážné nebezpečí požáru. Ale proč?

Lithium je neuvěřitelně reaktivní. Například čisté lithium prudce interaguje se zdánlivě neškodnou vodou, uvolňuje teplo a tvoří vysoce hořlavý vodík. Tato reaktivita je však přesně důvodem, proč je lithium skvělým materiálem pro baterie a proč je kritickým minerálem pro přechod na zelenou energii. Lithium-iontové baterie jsou široce používány v elektrických vozidlech. Navíc mohou ukládat energii vyrobenou z obnovitelných zdrojů, jako je slunce a vítr.

V posledních letech poptávka po lithiu raketově vzrostla. Primární zdroje lithia, jako jsou pegmatity a vulkanické jíly, jsou dobře známy, ale bylo by užitečné najít jiné sklady, které jsou bezpečné a hospodárné. Za tímto účelem tým vedený výzkumníky z univerzity Západní Virginie koumá, zda by předchozí průmyslové operace (např. důlní hlušina nebo vrtné odřezky) mohly sloužit jako zdroj dalšího lithia bez vytváření nových odpadních materiálů. Shailee Bhattacharyavová, sedimentární geochemička a doktorandka pracující s profesorem Shikhou Sharmou v laboratoři IsoBioGeM, představí výsledky týmu příští týden během Valného shromáždění Evropské unie geověd (EGU) 2024.

Studie se zaměřuje na 15 vzorků sedimentárních hornin středního devonu z Appalačské pánve v USA. Tým našel spoustu lithia v pyritových minerálech v břidlici, řekla Bhattacharyavová, „což je neslýchané.“

Ačkoli v geologické literatuře chyběly informace o průsečíku mezi lithiem a pyritem bohatým na síru, elektrochemický a inženýrský svět se již začal zabývat tím, jak by lithium-sírové baterie mohly nahradit lithium-iontové, řekla Bhattacharyaová. „Snažím se pochopit, jak by mohly být spolu spojeny lithium a pyrit.“

Jak se ukazuje, organicky bohatá břidlice může vykazovat potenciál pro vyšší výtěžnost lithia v důsledku této podivné interakce mezi lithiem a pyritem. Není však známo, zda lze pozorování extrapolovat mimo vzorky ze současného místa studie. „Toto je přesně specifická studie,“ varoval Bhattacharya. Tato práce je však slibná, protože naznačuje možnost, že určité břidlice by mohly být zdrojem lithia, který nevyžaduje nové doly. „Můžeme mluvit o udržitelné energii, aniž bychom spotřebovávali velké množství energetických zdrojů,“ řekla.

Pro splnění technologických potřeb energetického přechodu nabývají baterie všech velikostí, zejména ty, které pohánějí elektrická vozidla, stále většího významu. V současné době se široce používají lithium-iontové baterie a pokračující výzkum jejich zdokonalování je středem zájmu energetického inženýrství. To zase výrazně zvýšilo poptávku po lithiu (Li) jako přírodním zdroji. Zatímco primární rudy Li (pegmatit, solanka a jíl vázaný na vulkanické horniny) jsou obecně dobře známy, bylo by žádoucí identifikovat další zdroje Li, které by bylo možné bezpečně a ekonomicky využívat. Využití materiálu z dřívějších průmyslových provozů (např. důlní hlušiny nebo vrtných odřezků) jako zdroje dalšího Li by bylo atraktivní, protože by při něm vznikalo jen málo nebo žádný nový odpadní materiál.

Tým svá zjištění představí na Valném shromáždění EGU 2024.

Článek byl upraven z tiskové zprávy AAAS.

Iveta Mauci, šéfredaktorka a licencovaná autorka vědeckých zpráv NASA, ESO, ESA, AAAS a EurekAlert

Budou čínské ponorky brzy vybaveny lithium-iontovými bateriemi?

1. 11. 2022 Iveta Mauci 4 min read 440 Zobrazení Čína, flotila, lithium-iontové baterie, námořnictvo

Nové Technologie TOP 10 Válečná zóna Zajímavosti

Podle studie čínského námořnictva, by velká čínská flotila konvenčních ponorek, mohla být brzy poháněna lithium-iontovými bateriemi v důsledku pokroku v předním světovém automobilovém průmyslu v zemi, napsal server SCMP. Lithiový zdroj energie, místo olověných baterií, by mohl více než zdvojnásobit čas, který ponorka může strávit pod vodou, poskytnout jí zrychlení ve stylu Tesly a vytvořit více prostoru pro zbraně, uvedli výzkumníci z Naval Submarine Academy v Qingdao, provincie Shandong.

Změny by mohly výrazně zvýšit přežití a bojové schopnosti ponorky, uvedli v článku publikovaném v recenzovaném čínském časopise Marine Electric and Electronic Engineering 15. října.

Námořnictvo mělo obavy z výměny baterií v ponorkové flotile za lithiové, zejména z proto, že by mohly začít hořet nebo explodovat. Ale podle studie byla technická řešení nalezena díky rozsáhlému vývoji a testování na čínském trhu s elektrickými vozy, a lithiové baterie prokázaly, že fungují bezpečně v náročných situacích.

„Po vyřešení těchto problémů je výměna olověných baterií za lithiové baterie v konvenčních ponorkách hned za rohem,“ uvedl tým vedený Wangem Fengem, konstruktérem ponorek z akademie.

Čína má největší konvenční ponorkovou flotilu na světě s odhadem 60 až 70 plavidel.

Konvenční ponorky používají na hladině dieselové motory, ale když jsou ponořeny, pohonný systém a další zařízení čerpají energii z baterie. V bateriovém režimu vydávají méně hluku než jaderná ponorka, která musí k chlazení reaktoru používat velká, výkonná čerpadla. Všechny ponorky amerického námořnictva mají jaderný pohon a údajně se vyskytly případy, kdy moderní konvenční ponorky zůstaly neodhaleny, dokud nebyly nebezpečně blízko.

Čína vyrábí tři čtvrtiny světových baterií pro elektromobily.

Hlavním účelem čínské konvenční ponorkové flotily je chránit její pobřežní oblasti a strategické vody včetně Tchajwanského průlivu a Jihočínského moře. Ale olověné baterie na těchto ponorkách, které se od druhé světové války téměř nezměnily, byly, podle článku, který uvádí nízkou kapacitu skladování energie, problematické. Měly pomalé nabíjení, slabý výkon, krátkou životnost a úniky toxických plynů.

Čínská armáda již více než deset let plánuje výměnu olověných baterií ve své konvenční ponorkové flotile lithiovou technologií.

Teoreticky může lithium pojmout minimálně pětkrát a nebo ještě více elektřiny než olovo a má mnohem rychlejší nabíjení nebo vybíjení. Ale nehody – včetně explodujících baterií smartphonů – vyvolaly obavy o bezpečnost této technologie.

Tyto nehody byly částečně způsobeny niklem a kobaltem, prvky, které se přidávají ke zvýšení výkonu baterie, a v posledních letech je někteří čínští výrobci baterií nahradili železem a fosfátem.

Nízkonákladové a běžně dostupné železo a fosfát mohou tvořit vysoce stabilní struktury, které výrazně zlepšují bezpečnost lithiových baterií, aniž by způsobily velký pokles výkonu. Podle průmyslových údajů nyní na čínském trhu počet nových elektromobilů využívajících technologii fosforečnanu železa překonal ty, které používají nikl a kobalt.

Čína je silně závislá na dodávkách niklu a kobaltu na jiných zemích, takže ponorky na lithiové baterie by podle Wangova týmu s největší pravděpodobností využívaly přístup fosforečnanu železa. Řekli, že další nové a osvědčené technologie, včetně tvrdého uhlíku a keramického povlaku pro balení bateriových článků, budou také použity pro ponorky ke zlepšení bezpečnosti.

Čína vyrábí tři čtvrtiny světových baterií pro elektromobily.

„Velkokapacitní lithium-iontové baterie pro elektromobily byly úspěšně vyvinuty a jejich výkon je na světové špičce,“ uvedli vědci v článku.

Rozvíjející se trh s elektromobily přinesl změny i v obranném průmyslu.

„Lithium-iontové baterie byly široce používány v letectví a obraně, včetně jednotlivých vojenských systémů, vojenských bojových vozidel, vojenského komunikačního vybavení, miniponorek a podvodních vozidel námořnictva a bezpilotních průzkumných letadel letectva,“ uvedl Wang v novinách.

Čína není jedinou zemí, která se snaží vybavit své ponorky lithiovými bateriemi. Japonské námořnictvo to udělalo jako první v roce 2018 a přidalo kovový mangan do lithiové baterie ponorky, aby zlepšilo bezpečnost, ale za cenu výkonu.

Jižní Korea vypustila svou první ponorku na lithiový pohon v roce 2021 s použitím niklu a kobaltu. Baterie byla technicky stejná jako baterie používané v chytrých telefonech, ale jihokorejská armáda uvedla, že má zabudovaná více ochranných opatření, aby zajistila její bezpečný provoz na moři.

Německo a Francie také vyvinuly prototyp lithiových baterií pro použití v ponorkách s plány na vojenskou službu v blízké budoucnosti.

Zdroj: SCMP

Foto: Ilustrační_NASA Hubble Space Telescope/Unsplash
Hvězdy před smrtí dramaticky zpomalí svou rychlost rotace a točí se nahoru, nebo dolů
Foto: © Jose Guzman / Jonas group v ISTA/Tiskový zdroj EurekAlert
Je paměť při narození jako čistý list papíru? Ne, vše je úplně jinak
Foto: Ricardo Ramalho/Tiskový zdroj EurekAlert
Tento portugalský ostrov jen těsně unikl nenápadné zkáze
Foto: Ilustrační/Pixabay
Australský centrální mozek lidstva spotřebuje více elektřiny než 140 000 domácností

Iveta Mauci

localhost/wp