Ученые совершили прорыв в разработке литий-кислородного аккумулятора

Москва, 10:24, 24 Авг 2018, редакция FTimes.ru, автор Евгения Ковалева.

Химики из Университета Ватерлоо успешно решили две основные проблемы на пути создания литий-кислородной батареи. В процессе они разработали аккумулятор с кулоновской эффективностью почти 100%.

Исследование подтверждает высокую обратимость четырехэлектронной конверсии в электрохимии литий-кислородных устройств, сообщает sciencedaily.com. Выводы проекта представлены в Science. Команде впервые удалось добиться четырехэлектронной конверсии, удваивающей вместимость литий-кислородных (воздушных) батарей.

«Существуют термодинамические ограничения, — объяснила профессор Линда Назар, старший автор работы. – Тем не менее, наш проект посвящен фундаментальным проблемам, которые люди уже давно пытаются решить».

Основной сложностью была реакция промежуточного и пероксидного продуктов (LiO₂ и Li₂O₂) с пористым углеродным катодом. Первое соединение, супероксид, также в процессе поглощает органический электролит, что сильно ограничивает срок службы батареи.

Назар с коллегами решили заменить последнее соединение более стабильной неорганической расплавленной солью. Вместо углеродного анода использовали бифункциональный катализатор из металлического оксида. Запустив батарею при 150°С, ученые наблюдали формирование более стабильного Li₂O вместо Li₂O₂. В результате получился высокообратимый литий-воздушный аккумулятор с кулоновской эффективностью почти 100%.

Замена пероксида на оксид обеспечила не только сохранение высоких зарядных характеристик, но и четырехэлектронный перенос, увеличивающий теоретическую энергоемкость на 50%.

«Новый электрод, электролит и поднятие температуры привели к хорошей работе системы», — подытожила профессор Назар.