| 0 |
|
Литий-воздушные батареи с катодом из частиц углерода теоретически могут быть значительно легче и производительнее современных литий-ионных устройств с электродами из оксидов переходных металлов.
К сожалению, эта многообещающая технология пока не готова для практического использования. Литий-воздушные батареи приходят в негодность после всего лишь нескольких циклов перезарядки: углеродный электрод окисляется и жидкий электролит разлагается. Причины этого до сих пор установить никому не удавалось.
Найти вероятного виновника проблем удалось исследователям из Мюнхенского технического университета (TUM) и Юлихского исследовательского центра (Forschungszentrum Jülich). Им оказался синглетный кислород, высвобождающийся при зарядке батарей. Эта агрессивная метастабильный субстанция за доли секунды разъедает прилегающий материал.
Предположения о роли синглетного кислорода в повреждении батарей выдвигались и раньше, но лишь сейчас его удалось обнаружить экспериментально. Из-за ошибки в расчётах считалось, что такая реакция может протекать только при высоком напряжении, а проверить так ли это никто не удосужился из-за сложности эксперимента.
Мюнхенские ученые для исследования процесса зарядки сконструировали специальную литий-воздушную батарею с тонким спиральным токосъёмником и стеклянным корпусом, который не экранировал зондирующее микроволновое излучение и магнитное поле. Кроме того, в жидкий электролит были добавлены молекулы, связывающие короткоживущий синглетный кислород в устойчивый радикал.
С помощью оборудования для электронной парамагнитной резонансной спектроскопии (EPR) в Юлихе участникам исследования удалось получить доказательства образования синглетного кислорода в процессе зарядки. Об этом они сообщили в статье для журнала Angewandte Chemie International.
Идентификация корней проблемы позволила авторам сосредоточить дальнейшие усилия на поиске механизма, который предотвратил бы формирование синглетного кислорода и стал бы фундаментом для разработки новых, стабильных литий-воздушных батарей.
Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365
| 0 |
|
