Прорыв в литий-воздушных аккумуляторах может улучшить питание будущих электромобилей и самолетов ✈️🔋

Литий-воздушные батареи становятся ключевыми для электрических самолетов и электромобилей благодаря своей лёгкости и высокой энергоёмкости.

Японский Национальный институт материаловедения (NIMS) совместно с компанией Toyo Tanso разработал новый углеродный электрод, который способен повысить эффективность литий-воздушных батарей. Исследователи создали прототип аккумулятора мощностью 1 Вт·ч с электродом размером 4×4 см и подтвердили его стабильную работу, что доказывает возможность масштабирования технологии для промышленного применения.

Эти батареи отличаются малым весом и высокой энергетической плотностью, что делает их крайне важными для электромобилей и электрических самолетов.

Проблемы и решение 🔧

До недавнего времени литий-воздушные батареи имели три ключевых недостатка: низкую мощность, короткий срок службы и трудности масштабирования. Малые батареи (0,01 Вт·ч или меньше) были слишком слабы для практического применения.

В 2021 году NIMS представил батарею, обеспечивающую около 500 Вт·ч/кг — более чем вдвое превышающую энергоёмкость стандартных литий-ионных аккумуляторов. Однако для практического применения требовалось улучшение мощности и срока службы.

Ключевой задачей было создание положительного электрода на основе углерода с нужной пористостью и стабильностью. В новом исследовании была разработана углеродная структура с многослойной пористостью, которая улучшает движение ионов и химическую реакцию в батарее.

Электрические самолёты и дальность EV 🚗⚡

Разработанный электрод размером 4×4 см успешно питал стабильную 1-Вт·ч батарею, показывая устойчивую работу более 150 циклов при высокой плотности тока 1,5 мА/см².

Новый дизайн электрода позволяет увеличить выходную мощность, что важно для мгновенного ускорения электромобилей или вертикального взлета электротакси. Усиленная кристалличность углерода также повышает долговечность электрода и продлевает срок службы батареи.

Команда разработала метод производства крупных электродов (10×10 см и больше), что закладывает основу для создания больших батарейных элементов. Литий-воздушные батареи с такой плотностью энергии могут в будущем соперничать с бензином, открывая новые горизонты для транспорта.

Эти разработки приближают нас к будущему с дальнобойными электромобилями и электрическими самолетами.