На мероприятии Powering the Nation ведущий научный специалист китайской компании CATL, академик У Кай (Wu Kai), сообщил, что новым приоритетом фирмы станет создание литий-воздушных аккумуляторов. Предельная расчётная плотность энергии таких элементов составляет 12 000 Вт·ч/кг, что лишь немного уступает бензину (13 000 Вт·ч/кг). С такими батареями вопрос частой подзарядки электромобилей перестанет быть актуальным.
Источник изображения: Institute of Science and Technology
Известно, что в текущем году CATL запускает серийный выпуск натрий-ионных батарей, которые по доступности сырья значительно превосходят традиционные литий-ионные аналоги. Компания потратила около шести лет на этот проект, что доказывает её потенциал добиться аналогичного успеха в области литий-воздушных технологий.
Принцип работы литий-воздушной батареи основан на экономии электролита и компонентов электродов: вместо массивного катода с никелем, кобальтом или марганцем применяется литиевый металлический анод, а кислород из воздуха выступает в роли реагента на стороне катода. Именно поэтому такие элементы иногда называют «дышащими»: при разряде батарея поглощает кислород из окружающей среды, а при заряде должна его высвобождать.
Параметры будущих «дышащих» аккумуляторов поражают воображение: их расчётная плотность энергии достигает 12 000 Вт·ч/кг, что практически соответствует уровню бензина с его показателем около 13 000 Вт·ч/кг. Для сравнения, современные массовые литий-ионные батареи обеспечивают примерно 250–270 Вт·ч/кг, а от твердотельных ожидается около 500 Вт·ч/кг. Литий-воздушные элементы многократно превзойдут этот предел.
Источник изображения: Argonne National Laboratories
Исследования литий-воздушных аккумуляторов начались ещё в семидесятые годы прошлого столетия. Главным барьером на пути к их внедрению стала чрезвычайная восприимчивость к влаге в воздухе и углекислому газу из атмосферы. И это не считая стандартных «детских недугов» батарей — ускоренного износа катализаторов, ограниченного количества циклов зарядки и нестабильного поведения лития в электродах. В последнее время возросший интерес исследователей к технологии литий-воздушных элементов позволил совершить несколько значимых прорывов, на что, например, делает акцент компания CATL — есть над чем трудиться, и прогресс уже не кажется иллюзорным.
Если всё пойдёт по плану, электромобили смогут оснащаться тяговыми батареями, способными обеспечить запас хода на одной зарядке более 1600 км. Это снимет проблему частой подзарядки электрических машин и, наконец, сделает их такими же удобными в повседневной эксплуатации, как автомобили с двигателями внутреннего сгорания. А как авиация ждёт подобные аккумуляторы! Это просто невозможно описать словами…
