Представим на минуту, что электромобиль полностью займет место топливной машины. Какой источник тока он будет использовать? Литий-ионную батарею? Никель-металлогидридную? Вряд ли. У обоих этих типов аккумуляторов ограниченный потенциал. Но от идеи массовой электрификации отказываться все же не стоит. Ученые предложили новый тип аккумулятора – литий-воздушный (LiO2). Его теоретическая энергетическая емкость выше в 8-10 раз, чем у литиево-ионного.
Скорее всего, начало эры электрических машин станет одновременно концом успешной, но довольно короткой эры литий-ионного аккумулятора. Дело в том, что из-за особенности протекающих в нем химических процессов, увеличить энергоемкость батареи можно лишь увеличивая ее массу и объем. В электромобилестроении такой компромисс принимать нельзя.
Для того чтобы уменьшить вес батареи, сохранив при этом, или даже увеличив ее емкость, ученые предложили радикальное решение – отказ от традиционного катода: литий будет взаимодействовать непосредственно с кислородом из воздуха. Благодаря так называемому каталитическому воздушному катоду ученым удастся не просто увеличить энергоемкость аккумулятора, но и уменьшить почти во столько же раз его объем и вес.
Недостатки литий-воздушной батареи
Для массового производства литий-воздушная технология требует решения множества технических и научных задач, среди которых создание эффективного катализатора, литиевого анода и стабильного твердого электролита, показывающего свою работоспособность при критически низких температурах (до -50C). Кроме того, нужно разработать технику нанесения катализатора на поверхность катода, создать мембрану, которая бы предотвращала проникновение кислорода на литиевый анод, а также разработать методы изготовления специальных пористых электродов.
Часть из этих проблем уже решаются в стенах лаборатории химического материаловедения МГУ. Литий-воздушная батарейка, представленная химиками МГУ, продемонстрировала потенциал близкий по значению, используемому в сотовых телефонах, при этом сама батарея весила в 20 раз меньше, чем традиционные аккумуляторы.
Усовершенствованием литий-воздушной технологии занимается и Национальная лаборатория Аргонн, принадлежащая Министерству энергетики США. Цель Аргонн довольно амбициозная – литий-воздушная батарея для электромобиля, которая будет иметь удельную энергоемкость от 8 до 13 кВт*ч на килограмм веса. То есть, в этом случае запас хода электромобиля на одном заряде составит около 900-1000 километров!
Но многие специалисты, а также сами ученые, работающие над этой технологией, видят коммерческие литиево-воздушные батареи не раньше, чем через 10 лет. Сегодня же автопроизводители могут лишь оптимизировать существующие источники тока, совершенствовать двигатели внутреннего сгорания, а также работать над альтернативными гибридными системами.
0
21 июня 2011