Вчені створили літій-повітряну батарею, яка забезпечує вчетверо більшу щільність енергії порівняно зі звичайною літій-іонною. До того ж, така батарея працює за кімнатної температури.

Про це повідомляє interestingengineering.com.

Розробка належить команді дослідників Іллінойського технологічного інституту та Аргоннської національної лабораторії (США). Вчені кажуть, що за щільністю енергії нова батарея одного разу зможе змагатися з бензином, і якщо реалізувати цей метод у промислових масштабах, він може означати прорив у багатьох галузях — від електромобілів до мережевих накопичувачів.

Фахівцям вдалося домогтися чотирьохелектронної хімічної реакції — такого ефекту ще не вдавалося досягти в літій-повітряній батареї, що працює за кімнатної температури.

Подолання «електронного бар’єру»

Більшість літієвих акумуляторів здатні використовувати тільки одно- або двоелектронні реакції, що обмежує кількість енергії, яку вони можуть зберігати.

Традиційно літій-повітряні батареї виробляють супероксид літію (LiO₂) або пероксид літію (Li₂O₂), обидва з яких обмежують вихід енергії.

Однак нова конструкція батареї долає цю межу, забезпечуючи утворення і розкладання оксиду літію (Li₂O) — це дає змогу зберігати набагато більше енергії (нагадаємо, йдеться про чотирьохелектронну реакцію).

                                              Як працює нова батарея

На ілюстрації показано літій-повітряний осередок акумулятора, що складається з літієвого металевого анода, повітряного катода і твердого керамічного полімерного електроліту (CPE). Під час розряду і заряджання іони літію (Li+) переміщаються від анода до катода, а потім назад.

Новий електроліт

Головне досягнення полягає в тому, що вченим вдалося розробити твердотільний електроліт, в який вбудовані багаті літієм наночастинки. Цей електроліт був створений з використанням полімерної матриці з кераміки і поліетиленоксиду, і він замінює рідкі електроліти, що використовуються у звичайних конструкціях акумуляторів. Їх істотним мінусом є те, що вони легко спалахують.

Нова твердотільна конфігурація не тільки усуває ризики витоку або загоряння, а й стабілізує електрохімічні процеси в акумуляторі, що необхідні для підтримання більш насичених енергетичних реакцій з плином часу.

Учені використовували фосфід тримолібдену (Mo₃P). Це потужний каталізатор, який полегшує перенесення чотирьох електронів, забезпечуючи при цьому стабільність реакції протягом тривалого використання.

За словами дослідників, з часом їхня літій-повітряна батарея може вийти на показники щільності енергії 1200 ват-годин на кілограм, і наразі вона має найвищий потенціал серед усіх відомих технологій.

Источник: focus.ua