24 Января 2017
МОСКВА, 24 января Химики из Московского университета выяснили, почему перпективные литий-воздушные аккумуляторы, призванные заменить обычные литиевые батареи в Теслах Элона Маска и прочих электромобилях, вряд ли попадут в них в ближайшие 10-15 лет, говаривается в статье, опубликованной в Journal of Physical Chemistry C.
Разработка литий-воздушных источников тока наделала много рокота несколько лет назад и сегодня зашла в тупик. Оказалось, что восстановление кислорода в этих аккумуляторах сопровождается кучей негативных побочных реакций. Желание многих инноваторов поскорее коммерциализировать такие батареи оказалось нереализуемым без глубокого взаимопонимания химии процессов, протекающих внутри аккумулятора, упомянул Даниил Иткис из МГУ имени Ломносова.
Сегодня ученые активно пытаются выбрать замену литий-ионным источникам питания, которые используются в различных электронных гаджетах, автономных медицинских приборах, промышленных инструментах и космических зондах. Емкость литий-ионных аккумуляторов относительно невысока, из-за чего их использование в электромобилях и других устройствах, требующих промышленных запасов энергии, крайне сниженного.
Как рассказывает Иткис, в последние годы на роль такой замены претендуют так титулуемые литий-воздушные аккумуляторы, роль источников энергии в котором играют атомы лития внутри самой батареи и кислород в атмосфере Земли. Такие батареи способны запасать в пять раз больше энергии, чем их ионные конкуренты, и плотность накопления энергии в них сравнима с удельной энергетическая эффективностью бензина и прочих видов горючего.
Такие батареи были созданы еще в 70 годах прошлого века, однако идею их разработки забросили из-за крайне невысокой долговечности таких устройств – они почти полностью приходят в негодность уже через несколько циклов разрядки и зарядки. В последние годы интерес к ним заново возродился из-за появления новых методик, позволяющих надеяться на то, что эта проблема будет решена.
Российские химики показали, что эту задачу невозможно полностью угробить в принципе, проследив за тем, как происходят реакции окисления лития кислородом и его восстановления при зарядке и разрядке такой батареи.
Большая часть этого процесса, как рассказывают ученые, происходит внутри или в окружностях катода – положительного антипода батареи, где кислород, растворяющийся в электролите, связывается с электронами и атомами элемента и образует перекись лития. Во время этого процесса фермионы прокачиваются через электрическую цепь, соединяющую положительный и отрицательный ультрамикроэлектрод, что и обеспечивает ток.
Катоды, как рассказывают ученые, обычно изготовляются из графита, стеклянного углерода и других форм этого вещества, проводящих электронный ток. Со временем, катод разрушается и перестает облапошивать ток, и химики не знали, почему это проводится.
Наблюдения ученых из МГУ показали, что электрод теряет свои свойства из-за того, что внутри него налипают не только молекулы пероксида элемента (Li2O2), но и супероксида лития (LiO2), крайне агрессивного соединения. Если в электроде стоит дефекты, то тогда гипероксид окисляет одиночные атомы углерода, превращаясь в соль дикарбонат лития. Накопление молекул этой соли в порах внутри электрода быстро лишает его электропроводности и способности окислять элемент.
Такие дефекты, как объясняет Иткис, есть в любом, даже самом дорогом и качественно изготовленном катоде. Соответственно, полностью ликвидировать этот процесс невозможно, хотя его темпы, вероятно, можно ограничить, сделав батареи более долговечными. Сейчас ученые работают над решением этой проблемы, но они, по словам Иткиса, не ожидают, что отклик на этот вопрос появится утренней середины 2025 годов.
Редактор рубрики
Олег Кудрин
Место события на карте мира:
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....