Ученые из Академии наук Китая разработали литиевый аккумулятор с плотностью энергии свыше 700 Вт*ч/кг. Новая конструкция состоит из высокоемкого катода из марганца с высоким содержанием лития и тонкого литий-металлического анода с высокой удельной энергией. После доработки аккумулятор можно будет применять в электрической авиации, которая требует батарей с более высокой плотностью, чем доступные сегодня варианты.

Литий-ионные батареи — ключевая технология электрификация транспорта и накопления энергии, полученной от солнечных панелей или ветрогенераторов. Со времени появления на рынке в начале 90-х плотность энергии такого аккумулятора выросла с 80 Вт*ч/кг до примерно 300 Вт*ч/кг, пишет Physics World.

Однако для некоторых видов транспорта современные показатели литий-ионных батарей остаются неудовлетворительными. Для воздушного транспорта, например, важно, чтобы аккумулятор был как можно легче и меньше. То есть его плотность энергии была выше 400 Вт*ч/кг. Проблема в том, чтоб современные литий-ионные батареи в основном содержат катоды интеркаляционных типов (например, LiFePO₄ или LiCoO₂) и графитовые аноды, а плотность энергии этих электродов приближается к верхнему пределу.

Ученые из Института физики при Академии наук Китая изготовили практичный литиевый аккумулятор со сверхтолстым катодом с поверхностной плотностью более 10 мА*ч/см² и анодом из металлического лития. Высокое напряжение заряда-разряда оксидов марганца, богатых литием, позволяет добиться повышенной плотности хранения энергии. Устройство достигло плотности энергии на единицу массы 711,3 Вт/кг и на единицу объема 1653,65 Вт*ч/л. Оба этих показателя — рекордно высокие для литий-ионных аккумуляторов с катодами интеркаляционного типа.

Новая батарея может подойти электрической авиации дальнего действия и наземному транспорту с большим запасом хода — и там, и там от аккумулятора требуется высокая плотность энергии. Кроме того, открытие позволяет решить ряд давних проблем, связанных с технологией батарей. Например, как уравновесить безопасность с другими важными факторами в батареях высокой плотности энергии.