Японские учёные создали новый катализатор для литий-кислородных батарей

Исследователи Технологического института Сибаура в Японии разработали инновационный катализатор, не требующий драгоценных металлов и способный открыть новый этап в развитии систем хранения энергии. По данным иксбт.ком, это открытие может приблизить литий-кислородные аккумуляторы к коммерциализации, что в будущем позволит значительно увеличить запас хода электромобилей и автономность других современных устройств. Об этом Иксбт.ком сообщает .

Широко используемые сегодня литий-ионные батареи приближаются к пределу своих возможностей. Литий-кислородные технологии теоретически способны хранить в десять раз больше энергии, чем традиционные аналоги. Если эту разработку удастся освоить в промышленных масштабах, транспортные средства смогут проезжать в несколько раз больше на одном заряде, а дроны — дольше оставаться в воздухе.

Эффективность без драгоценных металлов

Одним из главных препятствий в этом направлении была необходимость использовать такие драгоценные металлы, как платина или рутений, для ускорения химических реакций в процессе зарядки и разрядки. Это резко увеличивало себестоимость готового продукта. Однако исследовательской группе под руководством профессора Такахиро Исидзаки удалось найти более дешёвое и доступное альтернативное решение.

Учёные объединили два типа оксидных материалов — перовскит и шпинель, создав цельный композитный катализатор. Согласно результатам испытаний, это соединение показало значительно более высокую эффективность, чем каждый из его компонентов по отдельности. В частности, во время зарядки новый материал превзошёл коммерческий оксид рутения, а на этапе разрядки сравнялся с платиной.

Научное достижение и перспективы

Одним из важнейших показателей новой разработки стала разница напряжений всего 1,14 В между процессами зарядки и разрядки. Это один из лучших результатов, когда-либо зафиксированных для литий-кислородных аккумуляторов. Небольшая разница напряжений означает высокую эффективность батареи и снижение потерь энергии во время работы.

Кроме того, в ходе исследования выяснилось, что высокая производительность катализатора зависит не от площади его поверхности, а от особенностей электронной структуры. Это может радикально изменить подходы к выбору и проектированию материалов в будущем.

По мнению специалистов, в будущем эта технология будет важна не только для электромобилей и дронов, но и для крупных систем хранения энергии при солнечных и ветряных электростанциях. Кроме того, разработку можно будет использовать для производства «зелёного» водорода.

Тем не менее говорить о применении батарей такого типа в серийных устройствах пока рано. На нынешнем этапе технология проходит лабораторные испытания, и до выхода на массовый коммерческий рынок учёным предстоит решить множество технических задач.