Электромобиль Nissan Leaf с новым типом батареи мог бы пробегать на одной зарядке (в зависимости от тестового цикла) не 150–280 км, как сейчас, а 450–1400 км при том же весе аккумулятора.
Группа ученых из Кембриджского университета разработала новую вариацию литиево-воздушного аккумулятора. Будучи доведенной до серийной конструкции, она могла бы повысить запас хода электромобилей в три-пять раз по сравнению с нынешними литиево-ионными батареями. Снимок электрода экспериментального устройства под микроскопом даже попал на обложку очередного выпуска журнала Science, в котором и была опубликована работа группы химиков.
Фото в измененных цветах. Черный — графен, который удерживает 20-микрометровые частицы гидроксида лития (розовый), образующиеся в процесс разряда аккумулятора.
Интенсивные эксперименты с аккумуляторами, использующими реакцию лития и кислорода (из воздуха), идут с 1990-х. Среди проблем, с которыми ученые столкнулись в ходе исследований, — низкая живучесть такой батареи и невысокая эффективность заряда/разряда (много энергии терялось понапрасну). Обе удалось решить в новой схеме. В ранее опробованных вариантах литиево-воздушных батарей чаще всего использовалась перекись лития. Здесь же ученые скорректировали химию ячейки, применив гидроксид лития и иодид лития, придумав новый состав электролита. Наконец, в качестве электрода, на котором разворачиваются основные реакции, здесь были использованы хлопья из графена.
Упрощенная схема литиево-воздушного аккумулятора (вверху разряд, внизу — процесс зарядки). Теоретическая удельная емкость таких батарей — около 12 кВт·ч/кг, что равно теплоте сгорания бензина. На практике это число недостижимо, но получить порядка одного киловатт-часа на килограмм реально. Для сравнения, у литиево-ионных батарей удельная емкость равна 150–250 Вт·ч/кг.
В результате всех ухищрений британцам удалось построить опытную батарею, способную выдержать более 2000 циклов заряда-разряда. Вдобавок ее эффективность составила 93,2%, как у лучших литиево-ионных аккумуляторов. Новая технология запатентована, ее коммерциализацией займется отделение Cambridge Enterprise. Правда, сами ученые уточняют, что до воплощения этой опытной разработки в серийное изделие пройдет еще лет десять, поскольку немало тонкостей в его работе необходимо изучить детальнее.
Источник: drive.ru