Учёные подняли напряжение разряда литий-углекислотной батареи до 3,2 В

Исследователи из Сианьского университета Цзяотун и Китайского университета науки и технологий разработали литий-углекислотную батарею с рекордным напряжением разряда

Традиционные литий-углекислотные батареи из-за образования стабильного карбоната лития (Li₂CO₃) имели напряжение разряда лишь 2,0–2,5 В — намного ниже теоретического уровня. Это сдерживало их практическое применение. Чтобы решить проблему, учёные ввели в конструкцию батареи сетчатый материал — железополифталоцианин (pFeIIPc). Он изменил ход реакции на катоде: вместо карбоната лития стал образовываться оксалат лития (Li₂C₂O₄), который легче разлагается.

Материал pFeIIPc обладает высоким сродством к электрону (4,91 эВ): он принимает электроны, активирует молекулы диоксида углерода и связывает ионы лития. В результате снижаются поляризация и энергозатраты, а реакция идёт эффективнее. Эксперименты показали, что новая батарея выдаёт разрядную ёмкость 28 790 мА·ч/г и обратимую зарядную ёмкость 26 388 мА·ч/г. Перепад напряжения составил всего 0,58 В — втрое меньше, чем у обычной батареи (1,74 В).

Батарея стабильно работает более 1 482 часов при токе 100 мА/г и выдерживает температуры от −40 °C до +80 °C. Прототип батареи в мягком корпусе в комнатных условиях показал напряжение разряда 3,1 В и энергоёмкость 678 Вт·ч/кг, проработав 251 час. В условиях, имитирующих атмосферу Марса (95 % CO₂), она смогла зажечь светодиод. Результаты опубликованы в журнале Science Advances.

Источник: Сианьский университет Цзяотун