В батареях будущего обнаружены проблемы

Специалисты МГУ исследовали механизмы работы литий-воздушных аккумуляторов и обнаружили ряд проблем. В процессе эксплуатации батарей, которые могут запасать в десять раз больше энергии в сравнении с литий-ионными, возникают негативные побочные реакции.  

Аккумуляторы будущего

Потенциально литий-воздушные аккумуяторы могут нести в себе до 10 раз более высокую плотность энергии (около 12 кВт*ч/кг), чем традиционные литий-ионные решения. В них кислород восстанавливается за счет электрохимических реакций на границе электролита и положительного электрода. Электроны присоединяются к молекулам кислорода, которые затем вступают реакцию с литием. Результат реакции – образование твердого пероксида лития.

Процесс этот протекает многоступенчато. Параллельно образуются супероксид-анионы, окисляющие электролит и положительный электрод. Из-за этого он уже через несколько перезарядок перестает проводить электрический ток. Это послужило причиной отказа ряда компаний от продолжения исследований – разработка зашла в тупик, быстро коммерциализировать новые батареи не получилось.

Решение проблемы

Российские физики показали, что процесс восстановления кислорода может протекать по-разному. Так, в графитовых электродах супер-анионы окисляют электролиты в дефектных местах. Идеальных материалов не существует, и со временем любой литий-воздушный аккумулятор придет в негодность.
Однако если сместить зону реакции на определенное расстояние от электрода, этот процесс можно серьезно замедлить. Ученые продолжают работать над решением задачи, однако утверждают, что первые реальные результаты будут получены не ранее 2025 года.
Ученые из Кембриджского университета ранее предлагали использовать «пушистый» углеродный электрод из листов графена. Необычная форма в сочетании с использованием йодида лития позволяла добиться высокой стабильности.