Литиево-кислородные батареи (Li–O2), также именуемые воздушно-литиевыми, способны втрое превзойти по плотности упаковки энергии лучшие нынешние аккумуляторы. Что нужно сделать, чтобы раскрыть этот потенциал, выяснила группа экспериментаторов из Массачусетского технологического института (MIT).
О принципе работы литиево-кислородной батареи и ряде тонкостей её устройства мы рассказывали детально. Напомним лишь главное: отдавая ток, в такой системе литий окисляется кислородом из окружающего воздуха, а при зарядке аккумулятора происходит восстановление металла с выпуском кислорода наружу.
Над такими устройствами сейчас работают в ряде лабораторий и компаний. Но прежде чем технология окажется на рынке, учёным предстоит решить много вопросов инженерного и научного характера. Комплекс реакций, протекающих в такой батарее с участием катализаторов, довольно сложен. Влияет на результат и материал электродов. Количество циклов заряда-разряда тоже вызывает вопросы.
Однако теоретическая плотность энергии у Li–O2-ячеек примерно на порядок выше, чем у классических литиевых, а реальные серийные изделия могли бы показать в 2-3 раза большую удельную ёмкость, что тоже оказалось бы огромным скачком вперёд, революцией в мире портативной электроники и электромобилей.
Специалисты MIT «расследовали» одну из составляющих этих перспективных устройств и открыли, что сочетание в роли катализатора золота и углерода либо платины и углерода позволяет Li–O2-батарее принимать и отдавать энергию намного быстрее, чем в случае с простыми углеродными электродами. Также учёные раскрыли ряд особенностей поведения такой системы, которые в дальнейшем, возможно, позволят подобрать более дешёвые, но не менее эффективные заменители золота и платины.
(Подробности новой работы можно найти в статье в Electrochemical and Solid-State Letters.) Читайте также про водно-литиевые батареи, супераккумулятор на ионной жидкости и первые действительно перезаряжаемые воздушно-цинковые аккумуляторы.