Двумерный катализатор увеличивает емкость аккумулятора в 10 раз

В Университете Иллинойса создали серию двумерных материалов, которые буквально преображают перспективные литий-воздушные аккумуляторы: в прототип удалось закачать на порядок больше энергии, чем в аналогичную литий-ионную батарею. Это то, что нужно электромобилям, уверяют исследователи.

Литий-воздушные батареи считаются одной из самых перспективных технологий, которая может прийти на смену тяжелым и медленно заряжающимся литий-ионным аккумуляторам. В теории они могут запасать более 11 КВт энергии на килограмм веса, быстро накапливают заряд и отдают его. Но на практике на этом пути много сложностей. Например, эффективную батарею для иллюстрирования принципа работы можно собрать на основе кислорода — но она взрывоопасна. А при работе с воздухом из-за множества примесей наступает стремительная деградация.

Летом прошлого года Амин Салехи-Ходжин из Университета Иллинойса в Чикаго и его коллеги добились от батареи 700 циклов перезарядки без деградации. А теперь он рассказал Science Daily о прорыве в другой области: разработаны катализаторы, которые помогут создать аккумуляторы с близкой к теоретической эффективностью.

По его словам, двумерные катализаторы из семейства TMDC позволят аккумуляторам запасать в 10 раз больше энергии, чем нынешним литий-ионным. В лаборатории ученые создали 15 разных типов TMDC и подобрали несколько наиболее полезных, протестировав их в условиях, имитирующих литий-воздушную батарею. Салехи-Ходжин говорит, что катализаторы помогают батарее и хранить больше заряда, и быстрее заряжаться.

По его оценке, с таким аккумулятором дальность поездки электромобиля на одном заряде достигнет 800 км.

«Это изменит расстановку сил, это будет прорыв в хранении энергии», — обещает ученый.

Некоторые стартапы обещают такую «дальнобойность» и с нынешними технологиями, но стоит дождаться прототипа.

По словам Салехи-Ходжина, теперь главная задача — создание технологии для промышленного производства: «Эти новые материалы — подход, который может вывести батареи на следующий уровень, нам просто нужно разработать пути производить и настраивать их более эффективно и в больших масштабах».

Статья по итогам исследования опубликована в журнале Advаnced Materials.

В академической среде не сформировалось единого подхода к созданию «аккумуляторов будущего». Есть скептики, которые считают, что совершить революцию уже невозможно. Одно дело — лаборатория, и совсем другое — слом сложившейся индустрии и глобальных цепей поставок. Так, группа исследователей из Имперского колледжа Лондона уверяет, что Li-Ion по крайней мере до 2050 года ни одна другая технология не обойдет по ключевому для массового использования параметру — экономичности.