Изобретиха батерията на бъдещето: Работи 4 пъти по-бързо от обикновена батерия и не изгаря

Учени са създали литиево-въздушна батерия, която осигурява четири пъти по-голяма енергийна плътност от конвенционалната литиево-йонна батерия. Нещо повече, батерията работи при стайна температура.

Това съобщава Interestingengineering.

Разработката принадлежи на екип от изследователи от Технологичния институт на Илинойс и Националната лаборатория Аргон (САЩ). Учените казват, че новата батерия един ден би могла да съперничи на бензина по енергийна плътност, а ако бъде внедрена в индустриален мащаб, този метод може да означава пробив в много области — от електромобили до мрежово съхранение на енергия.

Специалистите са успели да постигнат химическа реакция с четири електрона – ефект, който никога преди не е бил постиган в литиево-въздушна батерия, работеща при стайна температура.

Преодоляване на „електронната бариера“

Повечето литиеви батерии са способни да използват само едно- или двуелектронни реакции, което ограничава количеството съхранявана енергия.

Традиционно, литиево-въздушните батерии произвеждат литиев супероксид (LiO₂) или литиев пероксид (Li₂O₂), като и двата вида ограничават енергийния добив.

Новата конструкция на батерията обаче преодолява това ограничение, позволявайки образуването и разлагането на литиев оксид (Li₂O) – това позволява съхраняването на много повече енергия (не забравяйте, че това е реакция с четири електрона).

Илюстрацията показва литиево-въздушна батерия, състояща се от литиево-метален анод, въздушен катод и твърд керамичен полимерен електролит (CPE). По време на зареждане и разреждане литиевите йони (Li+) се движат от анода към катода и след това обратно.

Новият електролит

Основното постижение е, че учените са успели да разработят твърдотелен електролит, в който са вградени богати на литий наночастици. Този електролит е създаден с помощта на полимерна матрица от керамика и полиетиленов оксид и замества течните електролити, използвани в конвенционалните конструкции на батериите. Същественият им недостатък е, че са лесно запалими.

Новата твърдотелна конфигурация не само елиминира рисковете от теч или пожар, но и стабилизира електрохимичните процеси в батерията, които с течение на времето са необходими за поддържане на по-богати енергийни реакции.

Учените са използвали тримолибденов фосфид (Mo₃P) — мощен катализатор, който улеснява прехвърлянето на четири електрона, като същевременно осигурява стабилност на реакцията при дълги периоди на употреба.

Изследователите казват, че тяхната литиево-въздушна батерия би могла евентуално да достигне енергийна плътност от 1200 ватчаса на килограм и в момента има най-високия потенциал от всички известни технологии.