Літій-іонним акумуляторам знайшли заміну: їхню головну проблему вирішило повітря

Літій-повітряні акумулятори застосовуються для роботи електролітаків і електромобілів. Завдяки їхній малій вазі та високій енергоємності техніка зможе працювати в рази краще, пише interestingengineering.com.

Дослідники створили прототип багатошарового літій-повітряного акумулятора ємністю 1 Вт-год з електродом розміром 4 x 4 см і підтвердили його стабільну роботу. Це доводить можливість масштабування технології для промислового застосування. Ця розробка усуває три основні недоліки: низьку вихідну потужність, короткий термін служби і неможливість масштабувати технологію.

Літій-повітряний акумулятор здатний зберігати набагато більше енергії, ніж наявні літій-іонні акумулятори, і обіцяє більші відстані для поїздок або польотів. Але попередні пристрої, зазвичай ємністю 0,01 Вт-год або менше, були занадто слабкі для того, щоб живити електрокар.

У 2021 році NIMS розробила літій-повітряний акумулятор із питомою енергією близько 500 Вт-год/кг, що більш ніж удвічі перевищує щільність енергії стандартних літій-іонних акумуляторів. Однак цей акумулятор потребував удосконалення — збільшення вихідної потужності та терміну служби. Вчені поставили завдання: розробити позитивний електрод на основі вуглецю з необхідною пористістю і стабільністю.

Спільно з фахівцями з Toyo Tanso їм вдалося зробити вуглецевий електрод для прискорення розробки великих літій-повітряних акумуляторів. Електрод має шарувату пористу структуру, що покращує рух іонів і хімічні реакції акумулятора.

Розробка продемонструвала, що вуглецевий електрод розміром 4 x 4 см успішно живить стабільну літій-повітряну батарею класу ємності 1 Вт-год. Унікальна конструкція електрода забезпечує більш високу вихідну потужність акумулятора, що необхідно для миттєвого розгону електромобілів або вертикального підйому аеротаксі. Крім того, підвищена кристалічність вуглецю одночасно підвищує міцність електрода і подовжує термін служби акумулятора.

Тоді як сучасні літій-іонні акумулятори топового класу насилу долають позначку в 300 Вт-год/кг, літій-повітряні акумулятори обіцяють теоретичну густину, яка може зрівнятися зі щільністю бензину, що сприятиме розвитку транспорту.

Раніше ми писали, що батареї електрокарів заряджатимуться за 3 хвилини. Hyundai має намір скоротити час зарядки електромобілів до трьох хвилин, щоб ті не поступалися в зручності бензиновим аналогам на заправці.