Вчені з Національного інституту матеріалознавства Японії (NIMS) та компанії Toyo Tanso представили новий вуглецевий електрод, який може суттєво підвищити продуктивність літій-повітряних акумуляторів. Ці акумулятори використовуються для живлення електролітаків і електромобілів, завдяки своїй малій вазі та високій енергоємності, що дозволяє техніці працювати набагато ефективніше.
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 відкриває можливості для масштабування технології для промислового використання. Розробка усуває три основні недоліки: низьку вихідну потужність, короткий термін служби та неможливість масштабування технології.
Чим новий електрод відрізняється від попередників?
Літій-повітряний акумулятор має здатність зберігати значно більше енергії, ніж традиційні літій-іонні акумулятори, що обіцяє більші відстані для поїздок або польотів. Попередні пристрої, зазвичай з ємністю 0,01 Вт-год або менше, не могли забезпечити достатню потужність для електрокарів. 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 вимагав удосконалення, зокрема збільшення вихідної потужності та терміну служби. Вчені спільно з фахівцями з Toyo Tanso розробили вуглецевий електрод, що має шарувату пористу структуру, яка покращує рух іонів та хімічні реакції акумулятора.
Які перспективи для електромобілів?
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 вищу вихідну потужність акумулятора, необхідну 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, що може зрівнятися зі щільністю бензину, що сприятиме розвитку транспорту.
Раніше повідомлялося, що батареї електрокарів можуть заряджатися за 3 хвилини. Hyundai має намір скоротити час зарядки електромобілів до трьох хвилин, щоб забезпечити зручність, порівнянну з бензиновими аналогами на заправках.
