Компания PolyPlus попробовала применить схему литий-воздушных батарей к морской воде и получила аккумуляторы с доселе невиданной ёмкостью в 1 300 Вт•ч/кг. Очевидно, в мире подводных дронов это может стать весьма значимым средством энергообеспечения. Впрочем, не только там.

Ёмкость сегодняшних литиевых батарей не превышает 200 Вт•ч/кг. И хотя теоретический максимум вдвое выше, всё это во много раз меньше энергоёмкости, скажем, бензина. Чтобы улучшить их характеристики, американский стартап PolyPlus из Беркли (Калифорния) попробовал сделать катод чисто литиевым, а не литий-ионным.

Рис. 1. Новая батарея работает в морской воде, хотя обычно литий в ней взрывается. Всё дело в мембране, превращающей взрывообразный процесс в тихую энергоотдачу. (Здесь и ниже изображения PolyPlus).

Один из учредителей компании Стив Виско решил проблему высокой химической активности лития, покрыв его твёрдой керамической мембраной собственной разработки, позволяющей ионам лития проходить через себя, но непроницаемой для жидкостей или газов. После этого защищённый таким образом электрод был испытан в воде. Литий, взаимодействуя с водой и кислородом (см. схему выше), превращается в гидроксид лития. Ёмкость такой литий-водной батареи достигла 1 300 Вт•ч/кг (видимо, без учёта массы воды).

Г-н Виско обещает наладить пилотное производство литиево-водных батарей в течение года.

Это будут первичные источники тока; иными словами, протекающая в них реакция необратима, и после исчерпания батарея не может быть перезаряжена. Но есть целый ряд областей, где это и не нужно. Скажем, множество автономных роботов страдают от ограниченной ёмкости аккумуляторов. Особенно это относится к автономным необитаемым подводным аппаратам, подводным дронам. Теперь они могут использоваться до выработки батареи, после чего такой аккумулятор просто меняется (а литий можно использовать для вторичной переработки).

Область применения описываемых дронов очень широка: автономными роботами уже длительное время оснащаются ПЛ, для которых они разведывают минные поля и отслеживают лодки противника. Кроме того, многие электроторпеды, включая УСЭТ-80, оснащаются неперезаряжаемыми батареями (серебряно-цинковыми и даже ещё более дорогими). В то время как скрытности применения торпеды это идёт на пользу, стоимость некоторых современных образцов перевалила за $3 млн, что иногда превышает цену корабля-цели.

Рис. 2. Рыбки и не знают о том, что плавают рядом с бомбой: энергоёмкость новой батареи близка к динамиту. Подводные дроны наконец-то получат возможность бесшумного передвижения на большие расстояния.

Кроме того, используя новые мембраны, компания работает над перезаряжаемыми литий-воздушными батареями, надеясь превзойти в этом отношении гигантов вроде IBM. Правда, в PolyPlus трудится всего 27 человек.

Тем не менее Стив Виско уже заявил о создании опытных образцов ёмкостью до 700 Вт•ч/кг.