Аккумуляторы высокой плотности — давняя отраслевая мечта, и твердотельные аккумуляторы рекламируются как ответ на этот вопрос. Но литий-воздушная батарея, один из наиболее перспективных типов батарей, разрабатываемых в настоящее время, сделала большой шаг вперед благодаря исследованиям, проведенным доцентом кафедры химического машиностроения Мохаммадом Асади из Иллинойского технологического института.
И дело в том, что литий-воздушная батарея может хранить один киловатт-час на килограмм или даже больше, что в четыре раза больше, чем у современной технологии литий-ионных батарей. Это сделало бы его идеальной для электрификации транспорта, особенно тяжелых транспортных средств, таких как самолеты, поезда и подводные лодки.
Подробности исследования и его результаты были опубликованы в научном журнале Science. В нем поясняется, что в конструкции батареи используется твердый электролит, что обеспечивает преимущества с точки зрения безопасности и удельной энергии по сравнению с батареями с жидким электролитом.
Наиболее распространенные твердые электролиты изготавливаются из полимера или керамики, но оба имеют недостатки. Но Асади обнаружил, что может создать электролит, сочетающий сильные стороны обоих элементов: высокую ионную проводимость керамики и высокую стабильность и межфазное соединение полимера, что позволяет батарее работать на пределе при комнатной температуре.
«Мы используем преимущества высокой ионной проводимости керамики и в то же время высокой стабильности и высокой межфазной связи полимера», — говорит Асади.
В результате критическая обратимая реакция, которая позволяет батарее функционировать, — образование и разложение диоксида лития — происходит с высокой скоростью при комнатной температуре. Результатом экспериментов, проведенных в сотрудничестве с Иллинойсским университетом в Чикаго и Аргоннской национальной лабораторией, стала батарея, плотность энергии которой в лаборатории достигает 685 Втч/кг.
Асади планирует работать с отраслевыми партнерами над оптимизацией конструкции, разработки и производства аккумуляторов. Исследование финансировалось Министерством энергетики США.
«Эта технология является прорывом и открывает огромное окно возможностей для вывода этих технологий на рынок», — заключает Асади.
