Прорив у літій-повітряних акумуляторах може покращити живлення майбутніх електромобілів та літаків ✈️🔋

Літій-повітряні батареї стають ключовими для електричних літаків та електромобілів завдяки своїй легкості та високій енергоємності.

Японський Національний інститут матеріалознавства (NIMS) спільно з компанією Toyo Tanso розробив новий вуглецевий електрод, здатний підвищити ефективність літій-повітряних батарей. Дослідники створили прототип акумулятора потужністю 1 Вт·ч з електродом розміром 4×4 см та підтвердили його стабільну роботу, що доводить можливість масштабування технології для промислового застосування.

Ці батареї відрізняються малою вагою та високою енергетичною щільністю, що робить їх вкрай важливими для електромобілів та електричних літаків.

Проблеми та рішення 🔧

Донедавна літій-повітряні батареї мали три ключові недоліки: низьку потужність, короткий термін служби та труднощі масштабування. Малі батареї (0,01 Вт·год або менше) були занадто слабкими для практичного застосування.

У 2021 році NIMS представив батарею, що забезпечує близько 500 Вт·ч/кг - більш ніж удвічі перевищує енергоємність стандартних літій-іонних акумуляторів. Однак для практичного застосування потрібно поліпшення потужності та терміну служби.

Ключовим завданням було створення позитивного електрода на основі вуглецю з необхідною пористістю та стабільністю. У новому дослідженні було розроблено вуглецеву структуру з багатошаровою пористістю, яка покращує рух іонів та хімічну реакцію в батареї.

Електричні літаки та дальність EV 🚗⚡

Розроблений електрод розміром 4×4 см успішно живив стабільну 1-Вт·ч батарею, показуючи стійку роботу понад 150 циклів за високої щільності струму 1,5 мА/см².

Новий дизайн електрода дозволяє збільшити вихідну потужність, що важливо для миттєвого прискорення електромобілів або вертикального зльоту електротаксі. Посилена кристалічність вуглецю також підвищує довговічність електрода та продовжує термін служби батареї.

Команда розробила метод виробництва великих електродів (10×10 см і більше), що закладає основу створення великих батарейних елементів. Літій-повітряні батареї з такою густиною енергії можуть у майбутньому змагатися з бензином, відкриваючи нові горизонти для транспорту.

Ці розробки наближають нас до майбутнього з далекобійними електромобілями та електричними літаками.