Энергоэффективность батареи нового типа для космических роверов выросла на 81%
Китайские исследователи предложили использовать литий-углекислотные аккумуляторы для питания будущих марсоходов и луноходов. Для этих целей они доработали конструкцию батарей, повысив их энергоэффективность более чем на 81% и улучшив процессы, которые влияют на цикл зарядки-разрядки.
В современной технике широко используются литий-ионные аккумуляторы – в частности, они применяются для питания электромобилей. Однако вес таких устройств слишком большой, чтобы использовать их в аэрокосмической промышленности, где требуются более легкие и мощные аккумуляторы. Исследователи из Университета Цинхуа в КНР предложили в качестве альтернативы использовать литий-углекислотные батареи, которые имеют меньшую массу и обеспечивают в 10 раз большую плотность энергии.
Литий-углекислотный аккумулятор состоит из неводного электролита и электродов, изготовленных из лития и пористого материала. В данном случае, литий служит анодом, а пористый материал - катодом. В процессе работы аккумулятора углекислый газ преобразуется в карбонат лития.
По словам ученых, углекислый газ может быть получен непосредственно из воздуха, либо с помощью технологий улавливания углерода, используемых на различных предприятиях. Таким образом, получится перерабатывать вредные выбросы в атмосферу, тем самым сократив их количество.
Благодаря небольшим габаритам применять такие устройства можно будет в дальнем космосе – на Луне, Марсе или других небесных телах. Например, они пригодятся для обеспечения энергией роверов и других аппаратов. В местах с высоким содержанием углекислого газа, его можно будет добывать прямо на месте, что является еще одним преимуществом технологии.
Однако у литий-углекислотных батарей есть и минусы, такие как низкая энергоэффективность и плохая обратимость реакций на пористом катоде. Китайские исследователи нашли решение для этой проблемы, улучшив пористый катод. К нему были добавлены сверхмалые кристаллы дисульфида молибдена (MoS2), выращенные вертикально на листах из пентландита кобальта (Co9S8) с использованием копировальной бумаги. Две новых молекулы обеспечивают дополнительные активные центры на пористом катоде, которые способствуют диффузии газообразного углекислого газа и движению электролита. Это улучшает процессы зарядки и разрядки.
После внедрения новой версии катода в литий-углекислотный аккумулятор энергоэффективность батареи повысилась более чем на 81%, отмечают авторы разработки. Однако, несмотря на впечатляющие результаты, до внедрения подобной технологии на практике еще далеко. Потребуется улучшить также электролит и анод. Отмечается также, что для коммерческого использования аккумуляторов такого типа, они должны хорошо показать себя во время испытаний: проработать длительное время и соответствовать критериям безопасности.
