Химики из МГУ нашли дефект в батареях будущего

Фото: m24.ru/Александр Авилов

Литий-воздушные аккумуляторы заменят обычные батареи в автомобилях "Тесла" и прочих электромобилях не раньше, чем через 10-15 лет, полагают химики из Московского государственного университета. Исследование, доказывающее серьезные недостатки у источников питания, опубликовано в Journal of Physical Chemistry C.

В частности, восстановление кислорода в аккумуляторах сопровождается множеством нежелательных побочных реакций, рассказал Даниил Иткис из МГУ.

Литий-ионные батареи используются в гаджетах, автономных медицинских приборах, промышленных инструментах и космических зондах. Их емкость невысока, поэтому им постоянно пытаются найти замену. Особенно это актуально для автомобильной промышленности, где необходимы аккумуляторы, обладающие большими запасами энергии.

В литий-воздушных аккумуляторах роль источников энергии играют атомы лития внутри самой батареи и кислород в атмосфере Земли. Они способны запасать в пять раз больше энергии, и плотность накопления сравнима с удельной энергоемкостью бензина и прочих видов топлива.

Подобные источники питания создавались еще 70-х годах прошлого века, однако разработки забросили из-за недолговечности устройств. Срок жизни батареи – всего несколько циклов разрядки и зарядки. Развитие технологий внушило исследователям надежду на решение этой проблемы.

Однако российские химики доказали, что эту задачу невозможно решить полностью.

Все дело в процессе восстановления кислорода в батарее. Основная его часть происходит внутри или в окрестностях катода – положительного полюса батареи, где кислород, растворяющийся в электролите, соединяется с электронами и атомами лития и образует перекись лития.

Помимо этого соединения, в новых аккумуляторах возникает супероксид лития (LiO2). Это соединение крайне агрессивно, если в электроде аккумулятора есть неполадки, то образовавшееся вещество превращается в соль дикарбонад натрия. Она накапливается в порах электрода и лишает его способности проводить ток и окислять литий.

Избежать этого процесса невозможно, утверждает Иткис, его можно лишь замедлить. Ученые ищут решение проблемы, однако они надеются обнаружить его не раньше 2025 года.