Этого удалось добиться благодаря использованию защитного покрытия на литиевом аноде, а также специально подобранных составов катода и электролита в электрохимической ячейке. Литий-воздушные химические источники тока считаются одним из наиболее перспективных вариантов замены популярных в настоящее литий-ионных аккумуляторов. Литий-воздушные батареи основаны на реакции лития с кислородом с образованием пероксида лития и по теоретическим оценкам обладают максимальной из известных батарей удельной энергией (около 40 мегаджоулей на килограмм, что примерно в пять раз больше, чем у литий-ионных аккумуляторов).

Основная проблема литий-воздушных батарей - затрудненная работа в условиях химического состава воздуха. Эффективные литий-кислородные батареи с использованием чистого кислорода уже удавалось получить, однако они не могут применяться на практике и обладают повышенной взрывоопасностью. В случае же присутствия в газовой среде азота, углекислого газа и воды продукты побочных реакций загрязняют поверхность электродов и заметно снижают время работы аккумулятора, и уже после 10-20 циклов зарядки-разрядки батарея перестает работать.

В качестве решения этой проблемы американские химики предложили новую схему литий-воздушной электрохимической ячейки, которая позволяет ограничить интенсивность побочных реакций на электродах и повысить время эффективной циклической работы батареи. Эта схема предусматривала нанесение на поверхность литиевого анода батареи защитного покрытия на основе углерода и карбоната лития. Кроме того, в качестве катода было предложено использовать наноструктурированный дисульфид молибдена, который служит катализатором реакции восстановления кислорода. Электролитом же в предложенной архитектуре электрохимической ячейки служила смесь диметилсульфоксида с ионной жидкостью на основе тетрафторбората.

Эксперименты показали, что опытная литий-воздушная батарея выдерживает не менее 700 циклов перезарядки без падения емкости, а химический состав электродов при этом практически не изменяется.

По словам ученых, им удалось создать первый эффективно работающий прототип литий-воздушного аккумулятора, способный к долгой циклической работе. Свою разработку они называют важным шагом на пути к созданию батарей нового поколения.

Читайте самые интересные истории ЭлектроВестей в Telegram и Viber