Литий-воздушные батареи: прорыв в электродах для высокой мощности

Совместная исследовательская группа из Национального института материаловедения (NIMS) и компании Toyo Tanso разработала углеродный электрод, который обеспечивает стабильную работу литий-воздушной батареи класса 1 Втч. Это достижение открывает путь к батареям с повышенной выходной мощностью, увеличенным сроком службы и масштабируемостью, что является ключевым шагом к их практическому применению.

Основной трудностью в разработке литий-воздушных батарей было создание электродов, сочетающих высокую производительность, долговечность и возможность увеличения размера. Существующие прототипы имели очень малую емкость (менее 0.01 Втч), что ограничивало их развитие.

Новая разработка сочетает в себе производственные технологии Toyo Tanso для пористого углерода "CNovel" с уникальной технологией NIMS по созданию самонесущих углеродных мембран. Эта комбинация позволила масштабировать размер ячеек батареи, что является критически важным для создания промышленных литий-воздушных аккумуляторов.

Улучшение структуры и кристалличности углеродного электрода привело к повышению его долговечности и, как следствие, значительному увеличению срока службы батареи. Исследователям также удалось разработать технологию производства крупноформатных электродов (10x10 см и более), закладывая основу для создания более мощных батарей.

В результате был успешно создан прототип литий-воздушной батареи класса 1 Втч с использованием электрода размером 4x4 см, продемонстрировавший стабильную работу. Это достижение устраняет три основных препятствия на пути к практическому внедрению литий-воздушных батарей: низкая выходная мощность, короткий срок службы и проблемы масштабирования.

Литий-воздушные батареи, известные своей легкостью и высокой энергоемкостью, могут сыграть ключевую роль в развитии электротранспорта, включая электросамолеты и электромобили. Разработанный высокопроизводительный углеродный электрод приближает эру их промышленного применения.