Вчені з Національного інституту матеріалознавства Японії (NIMS) та компанії Toyo Tanso представили новий вуглецевий електрод, який має потенціал значно підвищити продуктивність літій-повітряних акумуляторів.
Літій-повітряні акумулятори використовуються в електролітаках і електромобілях, завдяки своїй малій вазі та високій енергоємності. Це дозволить техніці працювати набагато ефективніше, як зазначає interestingengineering.com.
Які переваги нового акумулятора?
Дослідники створили прототип багатошарового літій-повітряного акумулятора ємністю 1 Вт-год з електродом розміром 4 x 4 см і підтвердили його стабільну роботу. Це свідчить про можливість масштабування технології для промислового застосування. Ця розробка усуває три основні недоліки: низьку вихідну потужність, короткий термін служби та неможливість масштабування технології.
Літій-повітряний акумулятор здатний зберігати набагато більше енергії, ніж традиційні літій-іонні акумулятори, що обіцяє більші відстані для подорожей або польотів. Однак попередні пристрої, зазвичай ємністю 0,01 Вт-год або менше, були занадто слабкі для живлення електрокарів.
Які інновації в електроді?
У 2021 році NIMS розробила літій-повітряний акумулятор із питомою енергією близько 500 Вт-год/кг, що більш ніж удвічі перевищує щільність енергії стандартних літій-іонних акумуляторів. Однак цей акумулятор потребував удосконалення — збільшення вихідної потужності та терміну служби. Вчені поставили завдання розробити позитивний електрод на основі вуглецю з необхідною пористістю та стабільністю.
Спільно з фахівцями з Toyo Tanso їм вдалося створити вуглецевий електрод для прискорення розробки великих літій-повітряних акумуляторів. Електрод має шарувату пористу структуру, що покращує рух іонів та хімічні реакції акумулятора.
Розробка продемонструвала, що вуглецевий електрод розміром 4 x 4 см успішно живить стабільну літій-повітряну батарею класу ємності 1 Вт-год. Унікальна конструкція електрода забезпечує більш високу вихідну потужність акумулятора, що необхідно для миттєвого розгону електромобілів або вертикального підйому аеротаксі. Підвищена кристалічність вуглецю одночасно підвищує міцність електрода і подовжує термін служби акумулятора.
Тоді як сучасні літій-іонні акумулятори топового класу насилу долають позначку в 300 Вт-год/кг, літій-повітряні акумулятори обіцяють теоретичну густину, яка може зрівнятися зі щільністю бензину, що сприятиме розвитку транспорту.
Раніше повідомлялося, що батареї електрокарів заряджатимуться за 3 хвилини. Hyundai має намір скоротити час зарядки електромобілів до трьох хвилин, щоб ті не поступалися в зручності бензиновим аналогам на заправці.
