Фото: Катод предназначен для облегчения поглощения и выделения кислорода, необходимых процессов для разрядки и зарядки литиево-воздушной батареи. © DGIST
В своем исследовании, опубликованном в журнале Applied Catalysis B: Environmental, авторы описывают, как изготовили электрод с использованием нанофлаков сульфида никеля и кобальта на легированном серой графене, что привело к созданию долговечного аккумулятора с высокой разрядной емкостью.
«Заряда электромобилей, работающих на литий-ионных батареях, хватает примерно на 300 километров пробега». «Это означает, что на них трудно совершить путешествие туда-обратно между Сеулом и Пусаном. Это побудило исследователей к изучению литий-воздушных батарей, которые способны накапливать больше энергии».
Однако, литиево-воздушные батареи имеют много проблем. Например, они не разряжают энергию так же быстро, как литий-ионные аккумуляторы, а это значит, что электромобиль с литиево-воздушным аккумулятором может двигаться без перезарядки дальше, но очень медленно. Эти батареи также менее стабильны и должны подлежать замене чаще.
Исследователи сосредоточились на улучшении способности литий-воздушных батарей катализировать реакции между ионами лития и кислородом, которые облегчают выделение энергии и улучшают процесс перезарядки.
Аккумуляторы имеют два электрода, анод и катод. Реакции между ионами лития и кислородом в литиево-воздушной батарее происходят на катоде. Команда разработала катод из наноразмерных частиц сульфида никеля и кобальта, размещенных на пористом графене, легированном серой.
Батарея продемонстрировала высокую разрядную способность, работая в течение более двух месяцев без снижения емкости.
- Поры разного размера в графене обеспечивают большее пространство для химических реакций.
- Катализатор с многопористыми наноструктурами на основе сульфида никеля и кобальта содержат множество активных центров для поддержания каталитической активности.
- Наноструктуры также образуют защитный слой, который делает электрод более прочным.
- Наконец, легирование графена серой улучшает транспортировку электрических зарядов в батарее.
