Революційні інновації в розробці літій-повітряних батарей

Над збільшенням дальності пробігу електромобілів між підзарядками постійно працюють дослідники. Літій-кисневі АКБ з показниками щільності накопичення енергії, подібними до їзди на бензиновому паливі, здатні розв'язувати найактуальнішу проблему електричних автомобілів.

Однак масовому запуску батарей LiO₂ заважає кілька причин. Одна з них — наліт з пероксиду літію, що утворюється на електродах. Цей шар перешкоджає проникненню кисню, через що ємність АКБ суттєво знижується.

Проблему утворення пероксиду літію вирішено

Група науковців-інженерів кембридзького університету з’ясувала, що злощасний пероксид літію — побічний продукт хімічної реакції. Дослідники змінили склад електроліту та електродів і отримали гідроксид літію. Цю сполуку, на відміну від пероксиду, можна розчинити. Запропоноване кембридзький вченими рішення дозволить зробити літій-кисневі батареї у 5 разів ємнішими порівняно з наявними пристроями LiO₂ та Li-Ion.

Робота над удосконаленням триває

Технологія, запропонована в Кембриджі, занадто складна. Дослідники з Аргонської національної лабораторії змогли суттєво спростити метод, змінивши електрод акумулятора. На поверхні нової речовини одразу утворюється не пероксид, а гідроксид літію. Розщепити супероксид на водень, кисень і літій не становить великої складності.

У реакції утворення супероксиду беруть участь мікрочастинки іридію, які виступають ефективними стабілізаторами та каталізаторами процесу. Іридій, використаний вченими, дозволив «приборкати» сполуку, яка через термодинамічну нестабільність погано синтезується.

Представник команди розробників Халіль Амайн зазначає, що стабілізація процесу утворення гідроксиду літію та його подальшого розщеплення дозволяє створити всередині акумулятора замкнену систему. Для її функціонування не потрібне обов’язкове надходження кисню, тому такі АКБ будуть на порядок безпечнішими, ефективнішими та надійнішими за вже існуючі.

Щодо ємності пристрою, інженери з Аргонської лабораторії солідарні з колегами з Кембриджа: цей показник має зрости у п’ять разів порівняно з традиційними аналогами.

Принципово нова розробка

Винахід, на думку Ларі Кертісса, дослідника з Аргонської лабораторії, дозволить революційно збільшити ємність і термін експлуатації літій-кисневих акумуляторів. Хоча науковцям ще належить виконати величезну роботу з доведення процесів усередині таких пристроїв до досконалості.