Литий-воздушные аккумуляторы в 10 раз эффективнее литий ионных аккумуляторов.

Исследователи из Кембриджского Университета создали лабораторию, в которой решают ряд задач, связанных с разработкой литий-воздушных аккумуляторных батарей. Идея создания аккумулятора, одним из основных компонентов которого является воздух, – появилась достаточно давно, но не была до сих пор реализована. Большой интерес к разработке, обусловлен её рекордным потенциалом: теоретически, плотность заряда на единицу объема, литий воздушного аккумулятора, - в 10 раз больше, чем у современного литий-ионного аккумулятора. Существуют разные прототипы литий–воздушных аккумуляторов, но все они еще далеки от серийного производства. Работа кембриджских ученых, возможно, приблизит эту идею к практической реализации.

Огромная, по сравнению с литий ионными аккумуляторами, плотность заряда литий воздушных аккумуляторов, поставит их один ряд с такими энергоносителями, как бензин, а их дешевизна (предполагается, что такой аккумулятор будет стоить в 5 раз дешевле литий полимерного аккумулятора) позволит применять их в любой сфере, где необходимы мощные источники энергии - от домашних автономных электростанций и электротранспорта, - до мобильной электроники.

Концепция литий воздушного аккумулятора состоит в том, что вместо электролита, который выступает в качестве катализатора химических реакций и рабочей среды, где эти реакции протекают – батарея использует окислитель извне, и это будет кислород из окружающего нас воздуха. За счёт этого, аккумулятор и будет намного легче и дешевле литий полимерных АКБ. При этом, запас хода электромобиля, оборудованного литий воздушной батареей, от одной зарядки, будет вдвое-втрое больше, чем сейчас.

Но все это пока что - теория, а на практике – исследователи из IBM и MIT, которые, в числе многих, занимающихся этой проблемой, - пока не приблизились к ее решению. Созданные прототипы показывают низкую производительность, нестабильность и нежелательные химические реакции.

Ученые из Кембриджа, создали прототипы аккумуляторов, использующие другую химию и конструкцию, и это дало некоторые положительные результаты. Катод для нового аккумулятора, в этом случае, создан из высокопористого графена и воды с добавлением йодида лития в качестве медиатора. Также, изменили химический состав электролита – батарея создает гидроксид лития (LiOH) вместо перекиси лития (Li2O2), как это было в ранних вариантах конструкций. Продукт химической реакции, ионы лития, накапливаются в порах катода при разрядке аккумулятора, а во время зарядки, - они вновь высвобождаются.

Сочетание нового химического состава с новым пористым электродом показали прекрасный результат: высокая эффективность (93%) и устойчивость (2000 циклов без существенных изменений в производительности). Безусловно, это большое достижение, но работа далека от завершения.

В связи с изменением конструкции аккумулятора, возникла другая проблема – кислород должен поступать в батарею в чистом виде, а не браться из воздуха, как предполагалось изначально. Все дело в том, что другие газы, содержащиеся в воздухе (диоксид углерода, азот, водяные пары) могут повредить металлический электрод. Но, если при каждой батарее держать запас кислорода, то все преимущества литий воздушного аккумулятора - исчезают.

Тем не менее, ученые уверены в успехе исследований. Ведь текущий результат работы показал, что многие проблемы можно решить, изменив подход. Будем надеяться, что высокоэффективные и недорогие литий-воздушные аккумуляторные батареи станут реальностью в скором будущем.