Удельную энергоёмкость литий-воздушных батарей удалось значительно повысить

Авторы и источники / Правообладателям

Образующийся в процессе работы батарей пероксид лития имеет вид небольших шариков (вверху), которые затем приобретают форму «пончиков» (внизу)

Новый тип аккумуляторов может запасать вчетверо больше энергии на единицу веса, чем традиционные литий-ионные накопители.

Литий-воздушные батареи считаются перспективным средством аккумуляции энергии, которое может потеснить своих предшественников в различных областях.

Их особенностью является катод из пористого углерода, который запасает находящийся в воздухе кислород. При разряде ионы лития движутся с литиевого анода через электролит и вступают в реакцию с кислородом, образуя оксид или пероксид лития. Параллельно с анода на катод движутся электроны, что в итоге и даёт ток, передает Nanonewsnet.ru.

Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) использовали в качестве катода «ковёр» из углеродных волокон диаметром около 30 нм, выращенный на керамической подложке с помощью CVD-процесса.

«Нам удалось получить структуру, в которой 90% объёма занимает свободное пространство для размещения участвующего в реакции материала», — рассказывает руководитель проекта Ян Шао-Хорн. Прежнее достижение годовой давности заключалось в создании более сложной углеродной структуры, в которой на долю «пустоты» приходилось 70% объёма.

Удельная энергоёмкость новых аккумуляторов достигла 2 500 Вт•ч/кг; для сравнения: у литий-ионных батарей она составляет около 600 Вт•ч/кг. Ещё одним достоинством является упорядоченная форма углеродных волокон, благодаря чему можно наблюдать за поведением электрода под электронным микроскопом.

Это может дать ключ к будущим усовершенствованиям, отмечают специалисты.

Результаты исследований опубликованы в статье: Robert R. Mitchell, Betar M. Gallant, Carl V. Thompson and Yang Shao-Horn All-carbon-nanofiber electrodes for high-energy rechargeable Li–O2. – Energy Environ. Sci. – 2011. – 4. – 2952–2958; DOI: 10.1039/C1EE01496J.