Сверхъемкие батареи работают на простом воздухе: в чем секрет этих аккумуляторов

Литий-воздушные батареи теоретически могут хранить в 10 раз больше энергии, чем литий-ионные аналоги. Они используют реакцию лития с кислородом из атмосферы. Но их массовому применения мешала быстрая деградация и короткий срок службы. Японские ученые предложили интересное решение, пишет Tech Xplore.

Что проделали ученые

До сих пор было трудно определить, что именно становится "слабым звеном" и приводит к быстрому разрушению новых АКБ. Чтобы узнать, состоит ли причина в углеродном катоде или разложении электролита, эксперты из Университета Тохоку создали катод нового типа. Он изготовлен из графеновой "мезогубки" — полого материала с губчатой структурой и высокой площадью поверхности.

На него нанесли катализаторы из металла под названием рутений. Для формирования катода использовался изотоп углерода-13, который служил "меткой" и позволил с помощью количественных методов анализа точно отследить все химические процессы.

В итоге, согласно эксперименту, снижение зарядного напряжения помогает подавить деградацию углеродного катода. При этом различные кристаллические фазы рутения по-разному влияют на разложение электролита.

Практическое значение

"Наши результаты позволяют нам точно указать на слабое место батарей — будь то катод или электролит, — что дает нам понимание, что именно нужно улучшить, чтобы сделать литий-кислородные батареи более практичным вариантом", — объясняет доктор Вэй Ю.

Это исследование предлагает инструмент для анализа и улучшения "воздушных" аккумуляторов. Благодаря нему появятся новые принципы проектирования по-настоящему долговечных и емких литий-кислородных элементов питания.

В перспективе это означает шаг вперед к следующему поколению систем хранения энергии, которые необходимы для электромобилей, возобновляемой энергетики и достижения углеродной нейтральности по всему миру.

Раньше Фокус писал, что электрокары Chery получат твердотельную батарею, которая обеспечивает запас хода до 1500 км. Chery завершает разработку инновационной твердотельной батареи. Она имеет рекордную плотность энергии в 600 Вт∙ч/кг, что позволяет увеличить запас хода электрокаров более чем вдвое.