Важный прорыв ученых на пути к созданию литий-кислородных аккумуляторов | Gearmix
28.08.2018 16:41

Важный прорыв ученых на пути к созданию литий-кислородных аккумуляторов

Источник перевод для gearmix ()

Химики в Университете Уотерлу в Канаде успешно решили две наиболее важные проблемы, связанные с литий-кислородными аккумуляторами и создали рабочий прототип с почти 100-процентной кулоновской эффективностью.

Опубликованная недавно в журнале Science работа доказала, что четырёхэлектронная конверсия в литий-кислородной электрохимии легко обратима. Учёные впервые добились четырёхэлектронной конверсии, которая удваивает электронную ёмкость аккумуляторов на основе оксида лития (также называемых литий-воздушными).

«Существуют ограничения, накладываемые законами термодинамики, — говорит Линда Назар, ведущий автор проекта и профессор химического факультета. — Наша работа направлена на решение фундаментальных вопросов, которыми учёные занимаются уже длительное время».

Высокая теоретическая плотность энергии литий-кислородных (Li-O2) аккумуляторов и относительно малый вес сделали их «Священным Граалем» в области перезаряжаемых батарей. Но из-за давних проблем с химическим составом и стабильностью они представляли скорее академический интерес.

Две наиболее серьёзные проблемы возникают как результат реакции промежуточного продукта (супероксида LiO2) и пероксида (Li2O2) с пористым графитовым катодом, что разрушает ячейку изнутри. Кроме того, в этом процессе супероксид расходует органический электролит, что значительно сокращает число рабочих циклов аккумулятора.

Группа Назар заменила органический электролит на более стабильную расплавленную неорганическую соль, а пористый графитовый катод — на бифункциональный катализатор на основе оксида металла. Затем, эксплуатируя батарею при температуре 150 °С, они обнаружили, что вместо Li2O2 образуется более стабильный Li2O. В результате получается легко обратимая литий-кислородная батарея с кулоновской эффективностью близкой к 100 процентам.

Накапливая кислород в оксиде лития Li2O вместо пероксида Li2O2, батарея не только сохранила превосходные показатели зарядки, но и достигла максимальной доли четырёхэлектронной конверсии, увеличив теоретический объём запасаемой энергии на 50 процентов.

«Заменив электролит и катод и подняв температуру, мы добились отличной работы системы», — подвела итог Линда Назар.



ПОХОЖИЕ ЗАПИСИ


© Gearmix 2013
Права на опубликованный перевод принадлежат владельцам вебсайта gearmix.ru
Все графические изображения, использованные при оформлении статьи принадлежат их владельцам. Знак охраны авторского права распространяется только на текст статьи.
Использование материалов сайта без активной индексируемой ссылки на источник запрещено.

Комментарии запрещены.