Революционные инновации в разработке литий-воздушных батарей

Над увеличением дальности пробега электромобилей между подзарядками постоянно работают исследователи. Литий-кислородные АКБ с показателями плотности накопления энергии, аналогичными езде на бензиновом топливе, способны решить самую актуальную проблему электрических машин.

Однако запустить батареи LiO2 в массовый выпуск препятствуют несколько причин. Одна из них – налет из пероксида лития, который образуется на электродах. Слой препятствует проникновению кислорода, из-за чего емкость АКБ заметно снижается.

Проблема образования пероксида лития решена

Группа ученых-инженеров Кембриджского университета выяснила, что пресловутый пероксид лития – побочный результат химической реакции. Исследователи изменили электролитный и электродный состав и получили гидроокись лития. Этот продукт, в отличие от пероксида можно растворять. Придуманный кембриджскими учеными выход, позволит сделать литий-кислородные батареи в 5 раз более ёмкими в сравнении с уже существующими устройствами LiO2 и Li-Ion.

Работа по усовершенствованию продолжается

Технология, предложенная в Кембриже, слишком сложна. Исследователи из Аргоннской национальной лаборатории смогли существенно упростить метод, изменив электрод аккумулятора. На поверхности нового вещества сразу образуется не пероксид, а гидроокись лития. Расщепить супероксид на водород, кислород и литий не составляет большого труда.

В реакции образования супероксида участвуют микрочастицы иридия, выступающие как эффективные стабилизаторы и катализаторы процесса. Иридий, который применили ученые, позволил «приручить» соединение, которое в силу термодинамической неустойчивости плохо синтезируется.

Представитель команды разработчиков, Халиль Амайн говорит, что стабилизация процесса образования гидроокиси лития и последующего расщепления позволяет создать внутри аккумулятора замкнутую систему. Для ее функционирования не требуется обязательное поступление кислорода, поэтому такие АКБ будут на порядок безопаснее, эффективнее и надежнее уже существующих.

Что касается емкости устройства, то инженеры из Аргоннской лаборатории солидарны с коллегами из Кембриджа: этот показатель должен вырасти в пять раз по сравнению с традиционными аналогами.

Принципиально новая разработка

Изобретение, по мнению Лари Кертисса, исследователя из аргоннской лаборатории, позволит революционно увеличить емкость и срок эксплуатации литий-кислородных аккумуляторов. Хотя ученым предстоит проделать огромную работу по доведению процессов внутри таких устройств до совершенства.