Czasopismo | PRZEMYSŁ CHEMICZNY | Rocznik 2017 - zeszyt 1

Lithium-air batteries. State of art and future prospects Akumulatory litowo-powietrzne. Stan wiedzy i perspektywy rozwoju

10.15199/62.2017.1.6

nr katalogowy: 103377
10.15199/62.2017.1.6

Fundamentals and a review, with 72 refs., of Li-air cells, anode and cathode materials and electrolytes used in com. practice. Dokonano przeglądu literatury dotyczącej ogniw litowo-powietrznych. Omówiono budowę tych ogniw, podając opis elektrody ujemnej, elektrody dodatniej oraz elektrolitu. Opisano też dotychczas nierozwiązane problemy ograniczające możliwość komercyjnego wykorzystania ogniw Li-air oraz kierunki badań zmierzających do ich rozwiązania. Za początek historii współczesnych ogniw uznaje się wynalezienie w 1800 r. stosu Volty, który zapoczątkował intensywne badania nad nowymi, coraz lepszymi źródłami energii. Już w XIX w. podjęto próby konstrukcji elektrochemicznych źródeł energii, w których anoda wykonana była z lekkich metali alkalicznych. W 1912 r. Lewis przedstawił koncepcję ogniwa z anodą litową. Dopiero jednak od lat sześćdziesiątych XX w. rozpoczął się intensywny rozwój tych ogniw1). W 1973 r. na rynek wprowadzono pierwsze nieładowalne ogniwo z anodą wykonaną z metalicznego litu2). Trudności z osadzaniem metalicznego litu spowodowały szybki rozwój ogniw, w których lit interkalowany jest w matrycy. W 1976 r. Besenhard3) przeprowadził próby interkalacji kationów Li+ w matrycy grafitowej z elektrolitu opartego na eterze dimetylowym i dimetylosulfotlenku. W 1980 r. z powodzeniem udało się wykonać interkalacje litu z mieszaniny stopionych soli LiCl-KCl. Prace te wniosły duży wkład do zrozumienia procesów interkalacji jonów litu i pozwoliły w 1991 r. na wprowadzenie przez Sony pierwszych komercyjnych ogniw litowo-jonowych4). Także w XX w. zaczęto interesować się ogniwami typu metal-powietrze, w których anoda wykonana była z metalicznego cynku, a węglowa katoda umożliwiała zachodzenie redukcji tlenu z powietrza. Choć koncepcja takich układów sięga XIX w., to dopiero w latach trzydziestych ub. stulecia zaczęto wykorzystywać je w praktyce jako źródło energii do sygnalizacji kolejowej2). W 1996 r. Abraham i współpr.[...]

Bibliografia

[1] L. Werblan, A. Cisak, Wysokoenergetyczne niewodne ogniwa galwaniczne, PWN, Warszawa 1986.
[2] A. Czerwiński, Akumulatory, baterie, ogniwa, WKŁ, Warszawa 2005.
[3] J.O. Besenhard, Carbon 1976, 14, nr 2, 111.
[4] J. Kleperis, G. Kucinskis, G. Bajars, J. Power Sources 2013, 240, 66.
[5] K.M. Abraham, Z. Jiang, J. Electrochem. Soc. 1996, 143, nr 1, 1.
[6] C.-X. Zu, H. Li, Energy Environ. Sci. 2011, 4, 2614.
[7] J. Christensen, P. Albertus, R.S. Sanchez-Carrera, T. Lahmann, B. Kozinsky, R. Liedtke, A. Kojic, J. Electrochem. Soc. 2012, 159, nr 2, R1.
[8] N. Imanishi, O. Yamamoto, Mater. Today 2014, 17, nr 1, 24.
[9] D. Crolla, D.E. Foster, T. Kobayashi, N. Vaughan, Encyclopedia of automotive engineering, Willey, 2015.
[10] IBM corporation, http://www.ibm.com/smarterplanet/us/en/smart_grid/ article/battery500.html, dostęp 28 października 2015 r.
[11] L.A. Huff, L.J. Rapp, L. Zhu, A.A. Gewirth, J. Power Sources 2013, 235, 87.
[12] G. Girishkumar, B. McCloskey, A. Luntz, S. Swanson, W. Wilcke, J. Phys. Chem. Lett. 2010, 1, 2193.
[13] L. Li, X. Zhao, A. Manthiram, Electrochem. Commun. 2012, 14, nr 1, 78.
[14] H. He, W. Niu, N.M. Asl, J. Salim, R. Chen, Y. Kim, Electrochim. Acta. 2012, 67, 87.
[15] K.-H. Xue, E. McTurk, L. Johnson, P.G. Bruce, A.A. Franco, J. Electrochem. Soc. 2015, 162, nr 4, A614.
[16] J. Xiao, D. Wang, W. Xu, D. Wang, R.E. Williford, J. Liu, J.-G. Zhang, J. Electrochem. Soc. 2010, 157, nr 4, A487.
[17] J. Hassoun, F. Croce, M. Armand, B. Scrosati, Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 2999.
[18] A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, t. 2, PWN, Warszawa 2008.
[19] C.K. Chan, X.F. Zhang, Y. Cui, Nano Lett. 2007, 8, 307.
[20] J. Collins, G. Gourdin, M. Fostera, D. Qu, Carbon 2015, 92, 193.
[21] D. Ostrovski, F. Ronci, B. Scrosati, P. Jacobsson, J. Power Sources 2001, 103, nr 1, 10.
[22] D. Aurbach, B. Markovsky, M.D. Levi, E. Levi, A. Schechter, M. Moshkovich, Y. Cohen, J. Power Sources 1999, 81-82, 472.
[23] D. Aurbach, J.S. Gnanaraj, W. Geissler, M. Schmidt, J. Electrochem. Soc. 2004, 151, nr 1, A23.
[24] M. Nie, J. Demeaux, B.T. Young, D.R. Heskett, Y. Chen, A. Bose, J.C. Woicik, B.L. Lucht, J. Electrochem. Soc. 2015, 162, nr 13, A7008.
[25] A.D. Robertson, A.R. West, A.G. Ritchie, Solid State Ionics 1997, 104, nr 1-2, 1.
[26] J.B. Bates, N.J. Dudney, G.R. Gruzalski, R.A. Zuhr, A. Choudhury, C.F. Luck, J.D. Robertson, J. Power Sources 1993, 43, nr 1-3, 103.
[27] C. Cao, Z.-B. Li, X-L. Wang, X-B. Zhao, W-Q. Han, Frontiers Energy Res. 2014, 2, 25.
[28] J. Fu, Solid State Ionics 1997, 96, nr 3-4, 195.
[29] P. Stevens, G. Toussaint, G. Caillon, P. Viaud, P. Vinatier, C. Cantau, O. Fichet, C. Sarrazin, M. Mallouk, ECS Trans 2010, 28, nr 32, 1.
[30] J. Collins, G. Gourdin, M. Foster, D. Qu, Carbon 2015, 92, 193.
[31] Y.V. Mikhaylik, I. Kovalev, R. Schock, K. Kumaresan, J. Xu, J. Affinito, ECS Trans 2010, 25, nr 35, 23.
[32] R. Mogi, M. Inaba, S.-K. Jeong, Y. Iriyama, T. Abe, Z. Ogumi, J. Electrochem. Soc. 2002, 149, nr 12, A1578.
[33] J. Qian, W. Xu, P. Bhattacharya, M. Engelhard, W.A. Henderson, Y. Zhang, J.-G. Zhang, Nano Energy 2015, 15, 135.
[34] S. Guo, S. Zhang, L. Wu, S. Sun, Angew. Chem. 2012, 51, nr 47, 11770.
[35] V. Mazumder, Y. Lee, S. Sun, Adv. Funct. Mater. 2010, 20, 1224.
[36] Z. Peng, H. Yang, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, nr 22, 7542.
[37] P. Albertus, G. Girishkumar, B. McCloskey, R.S. Sanchez-Carrera, B. Kozinsky, J. Christensen, A.C. Luntz, J. Electrochem. Soc. 2011, 158, nr 3, A343.
[38] J.S. Hummelshøj, J. Blomqvist, S. Datta, T. Vegge, J. Rossmeisl, K.S. Thygesen, A. Luntz, K.W. Jacobsen, J.K. Nørskov, J. Chem. Phys. 2010, 132, nr 7, 071101.
[39] X. Yang, P. He, Y. Xia, Electrochem. Commun. 2009, 11, nr 6, 1127.
[40] X. Ren, S.S. Zhang, D.T. Tran, J. Read, J. Mater. Chem. 2011, 21, nr 27, 10118.
[41] C. Tran, X.Q. Yang, D. Qu, J. Power Sources 2010, 195, nr 7, 2057.
[42] A. Debart, A.J. Paterson, J. Bao, P.G. Bruce, Angew. Chem. 2008, 120, nr 24, 4597.
[43] C. Tran, X.Q. Yang, D. Qu, J. Power Sources 2010, 195, nr 7, 2057.
[44] Y. Li, J. Wang, X. Li, J. Liu, D. Geng, J. Yang, R. Li, X. Sun, Electrochem. Commun. 2011, 13, nr 7, 668.
[45] Y. Li, J. Wang, X. Li, D. Geng, R. Li, X. Sun, Chem. Commun. 2011, 47, nr 33, 9438.
[46] P. Kichambare, J. Kumar, S. Rodrigues, B. Kumar, J. Power Sources 2011, 196, nr 6, 3310.
[47] Y.-C. Lu, H.A. Gasteiger, M.C. Parent, V. Chiloyan, Y. Shao-Horna, Electrochem. Solid State Lett. 2010, 13, nr 6, A69.
[48] A.K. Thapa, Y. Hidaka, H. Hagiwara, S. Ida, T. Ishihara, J. Electrochem. Soc. 2011, 158, nr 12,1483.
[49] H. Cheng, K. Scott, Appl. Catal. B: Environ. 2011, 108, 140.
[50] A.K. Thapa, K. Saimen, T. Ishihara, Electrochem. Solid State Lett. 2010, 13, 165.
[51] D. Capsoni, M. Bini, S. Ferrari, E. Quartarone, P. Mustarelli, J. Power Sources 2012, 220, 253.
[52] E.F. Holby, G. Wu, P. Zelenay, C.D. Taylor, J. Phys. Chem. C 2014, 118, 14388.
[53] E.F. Holby, C.D. Taylor, Sci. Reports 2015, 5, 9286.
[54] B.D. McCloskey, R. Scheffler, A. Speidel, D.S. Bethune, R.M. Shelby, A.C. Luntz, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 18038.
[55] C. Laoire, S. Mukerjee, K. Abraham, E. Plichta, M. Hendrickson, J. Phys. Chem. C 2010, 114, nr 19, 9178.
[56] K. Xu, Chem. Rev. 2014, 114, nr 23, 11503.
[57] S.A. Freunberger, Y. Chen, Z. Peng, J.M. Griffin, L.J. Hardwick, F. Barde, P. Novak, P.G. Bruce, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, nr 20, 8040.
[58] KM. Abraham, Z. Jiang, J. Electrochem. Soc. 1996, 143, nr 1, 1.
[59] M. Marcinek, J. Syzdek, M. Marczewski, M. Piszcz, L. Niedzicki, M. Kalita, A. Plewa-Marczewska, A. Bitner, P. Wieczorek, T. Trzeciak, M. Kasprzyk, P. Łężak, Z. Żukowska, A. Zalewska, W. Wieczorek, Solid State Ionics 2015, 276, 107.
[60] F. Mizuno, S. Nakanishi, Y. Kotani, S. Yokoishi, I. Hideki, Electrochemistry 2010, 78, nr 5, 403.
[61] G.A. Elia, J. Hassoun, W.-J. Kwak, Y.-K. Sun, B. Scrosati, F. Mueller, D. Bresser, S. Passerini, P. Oberhumer, N. Tsiouvaras, J. Reiter, Nano Lett. 2014, 14, nr 11, 6572.
[62] B. McCloskey, D. Bethune, R. Shelby, G. Girishkumar, A. Luntz, J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2, nr 10, 1161.
[63] S.A. Freunberger, Y.H. Chen, N.E. Drewett, J. Hardwick, F. Barde, P.G. Bruce, Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, nr 37, 8609.
[64] H.-G. Jung, J. Hassoun, J.-B. Park, Y.-K. Sun, B. Scrosati, Nature Chem. 2012, 4, 579.
[65] M.J. Trahan, S. Mukerjee, E.J. Plichta, M.A. Hendrickson, J. Electrochem. Soc. 2013, 160, A259.
[66] Z. Peng, S.A. Freunberger, Y. Chen, P.G. Bruce, Science 2012, 337, nr 6094, 563.
[67] Y. Shimonishi, T. Zhang, N. Imanishi, D. Im, D.J. Lee, A. Hirano, Y. Takeda, O. Yamamoto, N. Sammes, J. Power Sources 2011, 196, 5128.
[68] J.P. Zheng, P. Andrei, M. Hendrickson, E.J. Plichta, J. Electrochem. Soc. 2011, 158, 43.
[69] A. Manthiram, L. Li, Adv. Energy Mater. 2015, 5, nr 4, 1401302.
[70] A. Kraytsberg, Y. Ein-Eli, J. Power Sources 2011, 196, 886.
[71] T. Kuboki, T. Okuyama, T. Ohsaki, N. Takami, J. Power Sources 2005, 146, 766.
[72] F. DeGiorgio, F. Soavi, M. Mastragostino, Electrochem. Commun. 2011, 13, 1090.

Zeszyt


PRZEMYSŁ CHEMICZNY - e-zeszyt (pdf) 2017-1 licencja: Osobista Produkt cyfrowy	55.00 zł
PRZEMYSŁ CHEMICZNY - e-zeszyt (pdf) 2017-10 licencja: Osobista Produkt cyfrowy	55.00 zł
PRZEMYSŁ CHEMICZNY - e-zeszyt (pdf) 2017-11 licencja: Osobista Produkt cyfrowy	55.00 zł
PRZEMYSŁ CHEMICZNY - e-zeszyt (pdf) 2017-12 licencja: Osobista Produkt cyfrowy	55.00 zł

Prenumerata

PRZEMYSŁ CHEMICZNY - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

762.00 zł

PRZEMYSŁ CHEMICZNY - prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEMYSŁ CHEMICZNY - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	1002.00 zł brutto 927.78 zł netto 74.22 zł VAT (stawka VAT 8%)

1002.00 zł

PRZEMYSŁ CHEMICZNY - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEMYSŁ CHEMICZNY - papierowa prenumerata roczna	960.00 zł brutto 888.89 zł netto 71.11 zł VAT (stawka VAT 8%)
PRZEMYSŁ CHEMICZNY - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

1002.00 zł

Open Access

Zeszyt

2017-1

Twój Koszyk

Zeszyt

Prenumerata

Open Access

Zeszyt

Czasopisma