Новый тип перезаряжаемых батарей может похвастаться в 10 раз большей емкостью. Технология производства основывается на использовании воздуха в химических реакциях. Изготовление литий-воздушных аккумуляторов ранее было невозможно из-за того, что воздух мешал процессам электролиза. Однако за последние годы ученым удалось решить эту проблему, при этом оставив основным компонентом реакций именно воздух. В будущем это позволит забыть о проблеме каждодневной зарядки мобильных устройств а также поспособствует развитию электромобилей. Но обо всем по порядку.
Литий-воздушные аккумуляторы, использующие атмосферный кислород в качестве источников электронов, имеют все шансы стать следующим по-настоящему большим шагом в развитии технологии батарей, поскольку позволяют существенно упростить устройство аккумуляторов и сделать их много легче.
Необходимо было найти решение самой трудной проблемы: реакционноспособный кислород не только участвует в электролитическом процессе, но и реагирует с остальными компонентами батареи. В итоге нынешние литий-воздушные аккумуляторы способны вынести всего несколько циклов перезарядки, а затем начинается их активная деградация.
Но, кажется, учёным из Университета Ханьян (Южная Корея) и Университета Ла-Сапиенца (Италия) удалось найти такой электролит, который не реагирует с кислородом, обеспечивая стабильные рабочие показатели в течение множества циклов перезарядки. Причём теоретическая энергоёмкость новой батареи, по расчетам авторов, способна достичь ошеломляющих величин.
Схема литий-воздушного аккумулятора. Слева — заряд, справа — разряд.
Итак, предлагаемый электролит состоит из хорошо известных компонентов — диметилового эфира тетраэтиленгликоля и трифлюорометансульфоната лития CF3SO3Li. Полученный их смешением электролит способен проводить ионы лития даже при комнатной температуре. Наилучшим образом стабильность нового электролита характеризует то, что 20-й цикл перезарядки сложно отличить от 100-го. При этом учёным не удалось обнаружить никаких активных кислород-содержащих интермедиатов вроде LiCO3+, которые могли бы свидетельствовать о разложении материала.
Изобретатели не поленились подсчитать теоретическую ёмкость батареи, построенной на основе нового электролита: она составила 13 500 Вт·ч на кг массы электрода. Напомним, что современные литиевые технологии позволяют достичь 300 Вт·ч/кг. Иначе говоря, если учёные не ошиблись хотя бы в порядке своих оценок, новая технология позволяет получать литий-воздушные батареи с ёмкостью, в десять раз превышающей показатели нынешних литий-ионных решений.