Улучшилась разрядная способность литий-воздушных батарей

В своем исследовании [1] авторы описывают, как изготовили электрод с наноструктурой из сульфида никеля и кобальта на графене с включениями серы. Получился долговечный аккумулятор с высокой разрядной способностью.

«Заряда электромобилей на литий-ионных батареях хватает примерно на 300 километров пробега». «Этого недостаточно, чтобы преодолевать большие расстояния без подзарядки. Это побудило исследователей изучать литий-воздушные батареи, которые накапливают больше энергии, чем обычные типы аккумуляторов».

Однако литий-воздушные батареи не разряжают энергию так же быстро, как литий-ионные, поэтому электромобиль с литий-воздушным аккумулятором едет без перезарядки дальше, но очень медленно. Также стабильность этих батарей ниже, поэтому устройства меняются чаще.

Исследователи улучшили способность литий-воздушных батарей катализировать реакции между ионами лития и кислородом, которые облегчают выделение энергии и ускоряют процесс перезарядки.

Аккумуляторы состоят из двух электродов - анода и катода. Реакции между ионами лития и кислородом в литий-воздушной батарее происходят на катоде. Ученые разработали катод из наноразмерных частиц сульфида никеля и кобальта, которые поместили на пористом графене с включениями серы.

Батарея продемонстрировала высокую разрядную способность и работала более двух месяцев без снижения емкости.

Успех обусловлен несколькими факторами:

• Поры разного размера в графене дают большее пространство для химических реакций;
• Катализатор с многопористыми наноструктурами на основе сульфида никеля и кобальта содержат множество активных центров, которые поддерживают каталитическую активность;
• Наноструктуры образуют защитный слой, который увеличивает прочность электрода;
• Наконец, включения серы улучшают перенос электрических зарядов в батарее.

Ссылки:

1. Журнал Applied Catalysis B: Environmental, https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2019.118283