Наука и Техника

Наука И Техника
1 ноября 2015

Благодаря использованию графена «совершенный» аккумулятор может стать реальностью

Учёные создали поражающие воображение литиево-кислородные батареи с чрезвычайно высокой энергетической плотностью, которые можно будет перезаряжать более 2 тысяч раз – они на 90 процентов эффективней нынешних моделей аккумуляторов.

Литиево-кислородные батареи прозвали «совершенным» аккумулятором, потому что их теоретическая плотность в десять раз выше, чем у литиево-ионных батарей, сообщают специалисты Кембриджского университета. Этот новый тип батарей при их установке на электромобилях может быть сопоставим по эффективности с бензиновым топливом для традиционных двигателей внутреннего сгорания, но пока ещё остаётся ряд проблем, которые надо решить, прежде чем такие аккумуляторы будут использоваться в автомобилестроении.

Исследователи уже нашли решения для некоторых из этих проблем, с успехом проверив их в лабораторном образце литиево-кислородного аккумулятора, который показал значительно улучшенные характеристики по сравнению с предыдущими образцами. Особенностью нового устройства является использование высокопористого «ворсистого» углеродного электрода, изготовленного из графена с определёнными химическими добавками.

«То, что нам удалось достичь, является значительным шагом вперёд в этой технологии и открывает новые горизонты для исследований. Пока не решены все проблемы, касающиеся химических процессов, но наши результаты действительно указывают пути к созданию устройства для практического применения», — говорит профессор факультета химии в Кембридже Клэр Грей.

Ранее созданные учёными подобные типы батарей имели такие недостатки, как «низкую эффективность, слабый КПД, побочные химические реакции, и могли работать только на чистом кислороде». Прорыв в технологии обеспечен за счёт применения других химических реакций на основе гидроксида лития (LiOH) — вместо перекиси лития (Li2O2). При добавлении воды и использовании йодида лития в качестве «медиатора» в батарее протекает гораздо меньше химических процессов, что повышает стабильность работы аккумулятора. Добавление высокопористых форм графена и йодида лития также позволило увеличить разность потенциалов, что значительно повышает эффективность аккумулятора.

Однако, от разработки «совершенной» батареи до практического внедрения технологии, скорее всего, пройдёт не меньше десяти лет. Исследователи планируют найти способы защитить металлический электрод от выделения тонких ворсинок лития, которые могут вызывать взрыв батареи.

Полученные учёными результаты были опубликованы в недавнем выпуске журнала Science.