Новые аккумуляторы для электрокаров удвоят запас хода с помощью простого воздуха
Японские исследователи из Национального института материаловедения (NIMS) объявили о прорыве в разработке литий-воздушных аккумуляторов. Эта технология теоретически способна обеспечить электромобилям запас хода, сопоставимый с машинами на бензине.
Главным элементом, делающим это возможным, стала новая углеродная мембрана, которая точно управляет взаимодействием кислорода с литием, пишет Tarantas.
Решение проблемы нестабильности
Литий-воздушные ячейки всегда были уязвимыми из-за нестабильности и быстрой потери емкости. Ученые исправили этот изъян с помощью многослойной пористой мембраны, сочетающей микро-, мезо- и макропоры размером от 2 до 50 нанометров.
Такая архитектура выравнивает распределение кислорода, снижает потери электролита и повышает термическую стабильность ячейки. Поскольку литий-воздушные элементы получают окислитель (кислород) прямо из окружающего воздуха, внутри корпуса освобождается место, что позволяет кардинально повысить плотность энергии.
Впечатляющие цифры
Результаты испытаний выглядят многообещающе: прототип достиг плотности энергии 360 Вт·ч/кг, что примерно в два раза превышает показатели современных литий-ионных батарей. Расчеты показывают, что в будущем этот параметр может вырасти до 700 Вт·ч/кг, а теоретический предел находится около 11 000 Вт·ч/кг — это уже уровень плотности энергии бензина.
В ходе тестов шесть электродов выдержали 19 циклов зарядки-разрядки без деградации характеристик, что cтало редким достижением для этого класса устройств.
Масштабирование и перспективы
Важно, что разработка уже выходит за рамки лабораторных экспериментов. Исследователи показали увеличенные электроды размером 10х10 см, намекая на переход к ранней стадии прединдустриального производства.
Технология выглядит особенно перспективной для электромобилей, легкой авиации и портативной электроники — везде, где критичен каждый килограмм веса. Если такие батареи дойдут до массового изготовления, рынок электрокаров изменится: с плотностью энергии в два-три раза выше нынешней проблема ограниченного запаса хода исчезнет, и бензиновые автомобили столкнутся с серьезным вызовом.
Ранее сообщалось, почему серные батареи заменят литий-ионные. Привычные литий-ионные АКБ достигают своего предела, и производители ищут более эффективные, дешевые и экологичные альтернативы. Главным претендентом на роль нового стандарта становятся литий-серные аккумуляторы (Li-S).