Литий-воздушные батареи более высокой эффективности

Литий-воздушные батареи более высокой эффективности

Разработка литий-воздушных батарей обещает революционный прорыв в плане модернизации существующих в настоящее время литий-ионных батарей, выступающих массовым элементом питания электромобилей, сотовых телефонов, компьютеров и т.д. Пока что литий-воздушные батареи продолжают оставаться на экспериментальной стадии разработки, но уже подтверждено очевидное. Этот тип аккумуляторов способен хранить на порядок больше энергии, по сравнению с традиционными АКБ. К тому же литий-воздушные АКБ значительно легче по весу.

Особенности литий-воздушных конструкций

Между тем инженеры Иллинойского университета заявляют о достижении ещё большей эффективности и обеспечении большего уровня заряда при использовании усовершенствованных катализаторов, изготовленных на основе двумерных материалов.

Благодаря катализаторам, увеличивается скорость химических реакций внутри батарей. В зависимости от типа материала катализатора, значительно повышается способность батареи удерживать и обеспечивать необходимый уровень энергетики.

На будущее понадобятся батареи, обладающие очень высокой плотностью энергии. Такими источниками питания  должны обеспечиваться передовые технологии телефонии, компьютерных систем и, что особо примечательно, электромобили.


Включением 2D материалов в состав конструкций экспериментальных литий-воздушных АКБ в качестве катализатора исследователи добились 10-кратного увеличения энергии. Этот вариант может быть использован в качестве опорного варианта производства новых аккумуляторов.

Современный электромобиль требует зарядки примерно после 160 км пути, но с включением 2D-катализаторов в состав литиево-воздушного аккумулятора эта цифра может увеличиться до 650–800 км. Это существенная прибавка и значительный прорыв в плане хранения энергии внутри батарейных конструкций.

Исследовательской группой были синтезированы 15 различных типов 2D дихалькогенидов переходных металлов (TMDC). Следует отметить — TMDC являются уникальными соединениями, обладающими высокой электронной проводимостью и быстрым переносом электронов.

Экспериментальные изучения TMDC

Все 15 TMDC экспериментально изучались в качестве катализаторов электрохимической системы, имитирующей литий-воздушную батарею. Будучи 2D-структурными, TMDC обладают гораздо лучшими электронными свойствами и большей реактивной поверхностью для участия в электрохимических реакциях внутри батареи. В то же время структура остаётся стабильной в процессе работы.

Скорость реакции с этими материалами намного выше по сравнению с обычными катализаторами, подобными золоту или платине. Одна из причин демонстрации 2D-структурными TDMC хороших свойств заключается в том, что эти материалы ускоряют как реакцию зарядки, так и разрядки, происходящих внутри литий-воздушных батарей. Налицо так называемая — бифункциональность катализатора.

Поэтому рассматриваемые инновационные материалы открывают новый путь вывода аккумуляторных источников питания на совершенно иной уровень. Остаётся лишь разработать способы производства в крупных масштабах.


При помощи информации: UIC


Добавить комментарий

Внимание: Спам не пройдёт. Работает фильтрация комментариев. *