Химики создали литий-кислородную батарею со 100-процентной кулоновской эффективностью

Химики из Университета Ватерлоо нашли решение двух самых сложных проблем при создании литий-кислородных батарей. Разработанный учеными аккумулятор показал 100-процентную кулоновскую эффективность, измеряемую отношением отданных ампер-часов к ампер-часам, полученным от зарядного устройства. Об этом пишет «EurekAlert!».

Энергоемкость литий-кислородных батарей в десять раз больше, чем применяемых в нынешних электромобилях литий-ионных аккумуляторов, и практически равна энергоемкости бензина. Кроме того, что эти аккумуляторы вмещают больше энергии, они еще и могут перезаряжаться более 2 тыс. раз до 90% емкости и более. Большинство современных литий-ионных батарей — только до 80%—90%.

Однако при создании таких устройств существуют две серьезные проблемы, отсутствие решения которых до сих пор делало литий-кислородные батареи чисто академически любопытными. Обе связаны с промежуточным звеном химии клеток (супероксидом, LiO2) и пероксидным продуктом (Li2O2), взаимодействующим с пористым углеродным катодом, который разрушает клетку изнутри. Кроме того, супероксид потребляет органический электролит в процессе, что значительно ограничивает продолжительность цикла.

Ученые под руководством профессора Линды Назар переключили органический электролит на более стабильную неорганическую расплавленную соль, а пористый углеродный катод — на бифункциональный катализатор на основе оксида металла. Во время работы батареи при 150 °С исследователи обнаружили, что более стабильный продукт Li2O образуется вместо Li2O2. Наблюдения позволили химикам создать литий-кислородную батарею с кулоновской эффективностью, достигающей 100%.