Изобретена батарея будущего: работает в 4 раза быстрее обычной и не горит

Об этом сообщает interestingengineering.com.

Разработка принадлежит команде исследователей Иллинойского технологического института и Аргоннской национальной лаборатории (США). Ученые говорят, что по плотности энергии новая батарея однажды сможет соперничать с бензином, и если реализовать этот метод в промышленных масштабах, он может означать прорыв во многих областях – от электромобилей до сетевых накопителей.

Специалистам удалось добиться четырехэлектронной химической реакции —такого эффекта еще не удавалось достичь в литий-воздушной батарее, работающей при комнатной температуре.

Преодоление «электронного барьера»

Большинство литиевых аккумуляторов способны использовать только одно- или двухэлектронные реакции, что ограничивает количество энергии, которое они могут хранить.

Традиционно литий-воздушные батареи вырабатывают супероксид лития (LiO₂) или пероксид лития (Li₂O₂), оба из которых ограничивают выход энергии.

Однако новая конструкция батареи преодолевает этот предел, обеспечивая образование и разложение оксида лития (Li₂O) — это позволяет сохранять гораздо больше энергии (напомним, речь идет о четырехэлектронной реакции).

На иллюстрации показана литий-воздушная ячейка аккумулятора, состоящая из литиевого металлического анода, воздушного катода и твердого керамического полимерного электролита (CPE). При разряде и зарядке ионы лития (Li+) перемещаются от анода к катоду, а затем обратно.

Новый электролит

Главное достижение состоит в том, что ученым удалось разработать твердотельный электролит, в который встроены богатые литием наночастицы. Этот электролит был создан с использованием полимерной матрицы из керамики и полиэтиленоксида, и он заменяет жидкие электролиты, используемые в обычных конструкциях аккумуляторов. Их существенным минусом является то, что они легко воспламеняются.

Новая твердотельная конфигурация не только устраняет риски утечки или возгорания, но и стабилизирует электрохимические процессы в аккумуляторе, которые необходимы для поддержания более насыщенных энергетических реакций с течением времени.

Ученые использовали фосфид тримолибдена (Mo₃P). Это мощный катализатор, который облегчает перенос четырех электронов, обеспечивая при этом стабильность реакции в течение длительного использования.

По словам исследователей, со временем их литий-воздушная батарея может выйти на показатели плотности энергии 1200 ватт-часов на килограмм и на данный момент у нее самый высокий потенциал среди всех известных технологий.

Также Фокус писал, что китайские ученые создали портативную батарею на основе электроактивных микроорганизмов, которая показала возможность самозарядки до 10 циклов, и при этом для нее вообще не нужен литий.