Группа электрохимиков из Университета Иллинойса в Чикаго создала первый эффективный литий-воздушный аккумулятор, способный выдержать 700 циклов зарядки. Статья, посвященная разработке, была опубликована в журнале Nature.
Как поясняет N+1, литий-воздушные химические источники тока считаются одним из наиболее перспективных вариантов замены популярных в настоящее литий-ионных аккумуляторов. Литий-воздушные батареи основаны на реакции лития с кислородом с образованием пероксида лития и по теоретическим оценкам обладают максимальной из известных батарей удельной энергией (около 40 мегаджоулей на килограмм, что примерно в пять раз больше, чем у литий-ионных аккумуляторов).
Главная проблема, которая затрудняет создание таких батарей, заключается в их чувствительности к составу воздуха. Так, ранее исследователям удавалось сконструировать литий-кислородные аккумуляторы, но они не могут использоваться в быту из-за повышенной взрывоопасности. В то же время при наличии в газовой среде азота, углекислого газа и воды продукты побочных реакций загрязняют поверхность электродов, заметно снижая время работы аккумулятора - уже после 10-20 циклов зарядки батарея перестает работать.
В качестве решения этой проблемы американские химики предложили новую схему литий-воздушной электрохимической ячейки, которая позволяет ограничить интенсивность побочных реакций на электродах и повысить время эффективной циклической работы батареи. Эта схема предусматривала нанесение на поверхность литиевого анода батареи защитного покрытия на основе углерода и карбоната лития. Кроме того, в качестве катода было предложено использовать наноструктурированный дисульфид молибдена, который служит катализатором реакции восстановления кислорода. Электролитом же в предложенной архитектуре электрохимической ячейки служила смесь диметилсульфоксида с ионной жидкостью на основе тетрафторбората.
Эксперименты показали, что опытная литий-воздушная батарея выдерживает не менее 700 циклов перезарядки без падения емкости, а химический состав электродов при этом практически не изменяется.
По словам ученых, им удалось создать первый эффективно работающий прототип литий-воздушного аккумулятора, способный к долгой циклической работе. Свою разработку они называют важным шагом на пути к созданию батарей нового поколения.
