Создание сверхъемких аккумуляторов

[Nobody85]

Литий-серные аккумуляторы с литиевым анодом и жидким серосодержащим катодом (http://ru.wikipedia.org/wiki/%CB%E8%F2% ... F%F2%EE%F0) являются одними из самых энергоёмких на сегодняшний день, но, к сожалению, они имеют фатальный недостаток: из-за растворимости в электролите образующихся полисульфидов лития, они выдерживают очень малое количество циклов заряда\разряда. Логично задать вопрос: какие катодные материалы можно использовать в таких аккумуляторах вместо серы, чтобы устранить этот недостаток, сохранив при этом преимущества элемента, и прежде всего его огромную ёмкость. Молекулы таких веществ должны иметь как можно меньшую массу и принимать при восстановлении как можно больше электронов. Разрабатываются литий-воздушные аккумуляторы, но использование воздушного электрода в таких элементах сопряжено с рядом серьёзных трудностей, которые пока до конца не преодолены. Я предлагаю попробовать использовать следующие катодные материалы: кристаллический либо аморфный бор (в составе жидкого катода или на твёрдой подложке), диоксид титана, ортованадат железа (III) и, наконец, обыкновенный графитовый порошок. Я понимаю, что здесь не всё так просто, и может обнаружиться масса проблем. В частности, кристаллический бор может не подойти из-за хрупкости, а ванадат железа - из-за токсичности. А вот с диоксидом титана и с углеродом, думаю, могло бы получится, тем более, что они обладают хорошей способностью к интеркаляции ионов лития (особенно нанотрубки из этих материалов), а углеродные материалы ещё и неплохо проводят ток. Как думаете, подойдут ли какие-нибудь из перечисленных мною веществ в качестве катода высокоёмких аккумуляторов? Какие будут предложения у Вас насчёт повышения удельной энергоёмкости аккумуляторов?

[Alex_J]

Прогнать бы эту задачку через ТРИЗ.

[Droog_Andrey]

С бором вообще ничего не получится, с углеродом или кремнием не будет нормальной диффузии, с фосфором трудно подобрать электролит. Проще доработать литий-серный.

[Droog_Andrey]

Хотя при сильном желании можно рассмотреть вариант, основанный на реакции

$$\mathrm{LiPF_6 + 6Li = LiP + 6LiF + 1608\,\text{кДж}}$$

[Nessen8]

1) Серно-натриевый, работающий при комнатной температуре. Нужен новый тип электролита.
2) Алюминий-бромный (по аналогии с цинк-бромидный). Проблемы с токсичностью.
3) Полностью полимерный. Двойной захват электрона ненасыщенными полимерами. Претендует на 590 Кв-ч/кг http://esl.ecsdl.org/content/8/8/A382.abstract

[dinamo-3]

Nessen8 в сообщении #793248 писал(а):

1) Серно-натриевый, работающий при комнатной температуре. Нужен новый тип электролита.
2) Алюминий-бромный (по аналогии с цинк-бромидный). Проблемы с токсичностью.
3) Полностью полимерный. Двойной захват электрона ненасыщенными полимерами. Претендует на 590 Кв-ч/кг http://esl.ecsdl.org/content/8/8/A382.abstract

Про серно-натриевый вы написали, что работает при комнатной температуре, а на Википедии указано, что рабочая температура 300°С.

[Nessen8]

Цитата:

Про серно-натриевый вы написали, что работает при комнатной температуре, а на Википедии указано, что рабочая температура 300°С.

Я не утверждаю, что уже есть прототипы. Есть утверждения про разработки в этой области. Температура проводимости зависит в том числе от электролита. Значит нужно или создать электролит с иными свойствами или обойтись вообще без него. К примеру используя свойства ламинарных потоков. Есть утверждения, что если керамический электролит обычно используемый в серно-натриевых ак-ах сделать очень тонким, толщиной всего несколько микрон, то его проводимость при комнатной тем-ре сильно возрастет. Впрочем, это сомнительно.