| www.ecnmag.com

Розроблено новий тип літієво-повітряних батарей, що відрізняються високими значеннями показників

Вчені з Кембріджського університету розробили нову технологію, яка була втілена у вигляді перших дослідних зразків літієво-повітряних акумуляторних батарей. Як показали проведені випробування, ці батареї мають дуже високийпоказник щільності енергії, їх ефективність становить порядку 90 відсотків і вони можуть витримати без втрати своєї ємності близько 2 тисяч циклів заряду-розрядки. Однак, практичне використання цієї нової технології стримується наявністю ряду проблем, які вчені мають намір вирішити найближчим часом.

Літієво-повітряні батареї вже давно розглядаються як кандидати на їх використання в електричних автомобілях, в мобільних електронних пристроях і в системах проміжного зберігання енергії, видобутої з екологічно чистих відновлюваних джерел. І ці перспективи є наслідком дуже високого показника щільності зберігання енергії, який у десять разів перевищує аналогічний показник літій-іонних акумуляторів. Такий високий енергетичний показник вже майже досяг з кількісті хімічної енергії, що містяться в рідкому паливі, в бензині. І все це дозволить електричним автомобілям з такими батареями долати на одному заряді відстані, порівнянні з відстанями, які здатні долати звичайні автомобілі на одній заправці паливного бака.

Однак, коли справа стосується акумуляторних батарей наступного покоління, початку їх практичного застосування перешкоджають кілька проблем. Створюючи свою нову батарею, кембріджськім вченим якраз удалость домогтися не тільки підвищення енергетичних показників батареї, але і забезпечити більш високу стабільність її роботи.

У конструкції нової батареї використовується "пухнастий" вуглецевий електрод, виготовлений на основі графену з особливими добавками, які змінюють хімічні реакції в районі електрода, роблячи їх більш ефективними і стабільними. Ключовим моментом нової технології стало використання гідроокису літію LiOH замість пероксиду літію Li2O2 і використання йодиду літію в якості свого роду посередника. З таких змін всередині нових батарей протікає менша кількість хімічних реакцій, що робить її більш надійною і здатною витримати без втрат своїх характеристик більшу кількість циклів.

Зміна хімічної складової процесів в новій батареї призвела до зменшення різниці напруг батареї в зарядженому й розрядженому стані, яка складає в даному випадку всього 0.2 Вольта. Таке значення вказує на високу ефективність її роботи, яка вже впритул наблизилася до ефективності літій-іонних батарей і яка складає 93 відсотка. Пористий графеновий електрод, що має велике значення ефективної площі, також вносить свою лепту у справу поліпшення характеристик нової батареї, проте це служить свого роду обмеженням, що не дозволяє використовувати нові батареї в деяких екстремальних режимах заряду і розрядки.

Серед проблем, які ще належить вирішити ученим, є пошук технології захисту другого, металевого електрода від формування поблизу нього металевих волокон, відомих як дендрити. Якщо такі металеві нитки виникають в досить великій кількості, це призводить до внутрішнього короткого замикання, що загрожує швидким нагріванням батареї під час роботи і виникненням можливості її загоряння і навіть вибуху.

"Нам належить провести ще масу фундаментальних досліджень, які дозволять вирішити всі наявні у нашої батареї проблеми" - пишуть дослідники, - "Проте, ми вже наочно продемонстрували, що нерозв’язних проблем у цій галузі не існує, і в не дуже далекому майбутньому, максимум через п’ять-десять років, людство отримає нові акумуляторні батареї, які повністю змінять деякі аспекти нашого життя ".

A schematic showing the formation of lithium hydroxide (LiOH) on the graphene electrode on discharging a non-aqueous lithium-oxygen battery in the presence of the redox mediator, lithium iodide, and trace water. On charging, the iodide is oxidized to iodine, which helps to remove the LiOH and reform the bare graphene electrode. Credit: Tao Liu, Gabriella Bocchetti and Clare P. Grey

Рекомендувати цей матеріал
X




забув пароль

реєстрація

X

X

надіслати мені новий пароль