Ученые приветствуют новую батарею с плотностью энергии в 4 раза выше, чем у лития

Ученые и инженеры американского технологического исследовательского центра в Аргонне говорят, что они разработали новую батарею, плотность энергии которой, по их словам, в четыре раза выше, чем у литий-ионных батарей.

Исследователи из Технологического института Иллинойса (IIT) и Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США (DOE) говорят, что новая батарея может питать электромобиль на расстояние более тысячи миль (1600 км), а также когда-нибудь может быть использована для питания бытовых электромобилей. самолеты и дальнемагистральные грузовики.

«Основным новым компонентом этой литий-воздушной батареи является твердый электролит вместо обычного жидкого», — говорит Аргонн в пресс-релизе.

"химический состав батареи с твердым электролитом потенциально может повысить плотность энергии в четыре раза по сравнению с литий-ионными батареями, что приводит к увеличению дальности пробега».

Почетный научный сотрудник Аргонны Ларри Кертисс говорит, что литий-воздушная батарея имеет самую высокую прогнозируемую плотность энергии среди всех аккумуляторных технологий, рассматриваемых для следующего поколения батарей, помимо литий-ионных.

«Более десяти лет ученые в Аргонне и других местах работали сверхурочно над разработкой литиевой батареи, которая будет использовать кислород воздуха», — сказал Кертисс.

Аргонн говорит, что в прошлых конструкциях литий-воздух литий в литий-металлическом аноде проходит через жидкий электролит, соединяясь с кислородом во время разряда, образуя на катоде пероксид лития (Li2O2) или супероксид (LiO2).

Затем во время зарядки пероксид или супероксид лития снова расщепляется на литиевые и кислородные компоненты. Эта химическая последовательность сохраняет и высвобождает энергию по мере необходимости.

Аргонн говорит, что новый твердый электролит состоит из керамического полимерного материала, изготовленного из относительно недорогих элементов в форме наночастиц. Это новое твердое вещество позволяет проводить химические реакции, в результате которых при разряде образуется оксид лития (Li2O).

«Химическая реакция супероксида или пероксида лития включает только один или два электрона, запасенных на молекулу кислорода, тогда как реакция оксида лития включает четыре электрона», — сказал химик из Аргонна Рашид Амин.

Аргонн говорит, что новая литий-воздушная батарея — это первая литий-воздушная батарея, в которой достигается четырехэлектронная реакция при комнатной температуре. Он также работает с кислородом, подаваемым из воздуха из окружающей среды.

Возможность работы на воздухе позволяет избежать необходимости использования кислородных баллонов, что, по словам Аргонна, было проблемой более ранних конструкций.

«Мы ожидаем, что при дальнейшем развитии наша новая конструкция литий-воздушной батареи также достигнет рекордной плотности энергии в 1200 ватт-часов на килограмм», — сказал Кёртисс. «Это почти в четыре раза лучше, чем у литий-ионных батарей».

Для сравнения, новые элементы Tesla 4680 имеют плотность энергии 272-296 Втч/кг, что по нынешним стандартам считается очень высоким. При плотности в 4 раза больше этой, новые элементы откроют всевозможные возможности, включая самолеты, которые смогут пролететь более 1000 км на одной зарядке.

Дэниел Бликли — исследователь и защитник чистых технологий с опытом работы в области техники и бизнеса. Он проявляет большой интерес к электромобилям, возобновляемым источникам энергии, производству и государственной политике.