В настоящее время ведется интенсивный поиск новых материалов и технологий, которые могут перевести современные аккумуляторные батареи на качественно новый уровень. Благодаря этому, некоторое время назад была найдена технология изготовления литий-углекислотных батарей, которые, в перспективе, могут обеспечить минимум в семь раз большую плотность хранения энергии, чем современные литий-ионные батареи. И недавно, группе исследователей из университета Иллинойса в Чикаго удалось создать первую такую полностью перезаряжаемую батарею, которая способна выдерживать 500 циклов заряда-разрядки.
Отметим, что около года назад подобные исследования были выполнены специалистами Массачусетского технологического института. Однако, полученные ими результаты можно считать успешными с большой натяжкой, созданная ими литий-углекислотная батарея приходила в полную негодность уже после 10 циклов, а причиной этому стало нарастание нерастворимых соединений и чистого углерода на катализаторе во время зарядки батареи. Этот материал блокирует продвижение углекислого газа к катализатору и вызывает разложение электролита, если батарея находится полностью в заряженном состоянии.
Ученым же из Чикаго удалось найти и использовать новый тип электрохимической реакции, в котором задействован дисульфид молибдена (молибденит), включенный в состав катода-катализатора. Также важной частью новой аккумуляторной батареи стал гибридный электролит на базе ионной жидкости и раствора диметил-сульфоксида.
Такая комбинация упомянутых выше двух компонентов приводит к тому, что во время зарядки батареи вырабатывается сложное химическое соединение, а не отдельные простые соединения и элементы, как чистый углерод. Это, в свою очередь, позволяет избежать появления нежелательных осадков на поверхности катализатора, что позволяет этой батарее выдержать 500 циклов, что сопоставимо с аналогичным показателем литий-ионных аккумуляторов.
“Созданная нами комбинация уникальных материалов позволила нам изготовить первую нейтральную литий-углекислотную батарею, обладающую высокой эффективностью и продолжительным сроком службы” – пишут исследователи, – “Параметры новой батареи делают ее идеальным кандидатом для использования в крупномасштабных системах аккумулирования энергии, используемых в энергетике, электрическом транспорте и т.п.”.
Отметим, что созданная исследователями литий-углекислотная батарея является лишь опытным образцом, демонстрирующим работоспособность заложенных идей, которому еще очень далеко до коммерческого воплощения. Но в любом случае, эта технология может позволить в будущем использовать в нужных людям целях углекислый газ, которого со временем скапливается в атмосфере нашей планеты все больше и больше.
