15
Один из реагентов — воздух
Китайская CATL, один из ведущих производителей тяговых аккумуляторов для автомобилей на международной арене, исследует многообещающую технологию литий-воздушных батарей. В теории такие аккумуляторы могут предоставить электромобилям запас хода более 2000 км без значительного увеличения веса батареи. Их предполагаемая плотность энергии может достигать 3505 Вт·ч/кг — как минимум в пять раз больше, чем у современных твердотельных аккумуляторов.
Ключевая особенность данной технологии заключается в том, что батарея использует кислород из окружающего воздуха в качестве одного из реагентов. При разрядке металлический литий вступает в электрохимическую реакцию с кислородом, образуя пероксид лития (Li₂O₂) и высвобождая энергию для питания электродвигателя. Во время зарядки процесс должен происходить в обратном порядке: пероксид лития распадается, кислород выделяется, а металлический литий восстанавливается. В отличие от традиционных литий-ионных аккумуляторов, данной системе не требуется хранить весь необходимый для реакции материал внутри своего корпуса.
Тем не менее, впечатляющие характеристики пока остаются в основном на бумаге. Плотность энергии в 3505 Вт·ч/кг — это теоретический показатель, рассчитанный на основе химических свойств системы. Для сравнения, у обычных литий-ионных элементов он составляет примерно 200–300 Вт·ч/кг, а у перспективных твердотельных батарей — около 350–500 Вт·ч/кг.
У литий-воздушных аккумуляторов есть несколько серьезных проблем. Образующийся в процессе работы пероксид лития накапливается в пористом электроде и постепенно затрудняет доступ кислорода, в результате чего ёмкость батареи уменьшается. При зарядке этот процесс должен быть обратимым, но полностью восстановить первоначальное состояние пока сложно. Кроме того, содержащаяся в обычном воздухе влага и углекислый газ могут вступать в нежелательные реакции и образовывать трудноудаляемые соединения. Поэтому аккумуляторам, вероятно, потребуется дополнительная система фильтрации воздуха.
Источник