МОСКВА, 3 авг – РИА Новости. В МГУ продолжается работа над созданием литий-воздушного аккумулятора, мощность которого в пять раз больше, чем у современных литий-ионных батарей. Сотрудники физического и химического факультетов МГУ имени М.В. Ломоносова при помощи моделирования определили, какие процессы лежат в основе перехода электродов литий-воздушных аккумуляторов в неактивное состояние. Результаты работы опубликованы в Journal of Physical Chemistry C.
Литий-воздушные аккумуляторы — устройства, вырабатывающие электроэнергию буквально из воздуха, такие аккумуляторы ещё называют литий-кислородными. За счет большей плотности энергии гораздо более эффективны, чем литий-ионные конкуренты. Литий-воздушные аккумуляторы могут оказаться очень востребованными, например, для увеличения пробега электромобилей без подзарядки. Но, несмотря на все преимущества, промышленное производство литий-воздушных аккумуляторов ещё не запущено: их разработчики сталкиваются с технологическими сложностями, которые пока что не могут решить.
"Одна из главных проблем разработки таких аккумуляторов — пассивация электрода, то есть переход поверхности материала электрода в неактивное состояние. Мы получили новые данные о механизме реакции и на их основе предложили способы замедлить пассивацию электрода. Предложенную нами методику можно использовать для поиска наиболее подходящих растворителей для электролитов и электродных материалов", — рассказал Артем Сергеев, один из авторов статьи, аспирант кафедры физики полимеров и кристаллов отделения физики твердого тела физического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова.
Для нормальной работы литий-воздушных аккумуляторов требуется чистый кислород, а не воздух, представляющий собой смесь атмосферных газов. Углекислый газ и влага, содержащиеся в воздухе, замедляют окислительно-восстановительные реакции, лежащие в основе действия аккумулятора. Чтобы обойти эти препятствия, требуется, по разным оценкам, от 5 до 10 лет. Ученые МГУ исследуют процессы, препятствующие безотказной работе литий-воздушных батарей.
"Вообще, в случае успеха разработки, аккумулятор должен быть литий-воздушным, то есть использовать атмосферный воздух. Нежелательные его компоненты (влага, углекислый газ) должны быть "отфильтрованы" специальными мембранами. Но сейчас существуют и более фундаментальные проблемы, поэтому для их решения, как правило, используют литий-кислородные ячейки, куда подают чистый кислород из баллонов", — прокомментировал Алексей Хохлов, один из авторов статьи, академик РАН, заведующий кафедрой физики полимеров и кристаллов физического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова, а также кандидат в президенты РАН (выборы президента РАН состоятся 25 сентября).
"Мы поняли, что образование непроводящих продуктов разряда непосредственно на поверхности электрода (его пассивация), происходит только после связывания промежуточного продукта, супероксид-аниона, с ионами лития, которые в большом количестве присутствуют вблизи электрода. Если их оттуда вытеснить, то, может быть, пассивация перестанет протекать так быстро", — обобщил Алексей Хохлов.
Работа проходила в сотрудничестве с учеными из Ульмского университета, Германия.
