Недавно созданный департамент по разработке автомобильных аккумуляторов нового поколения компании Toyota будет заниматься не литий-ионными технологиями, а металло-воздушными (metal-air) топливными ячейками. Еще в июне 2008 года президент Toyota Кацуаку Ватанабе заявил, что стратегической целью компании является создание революционного источника энергии, который будет на порядок эффективнее литий-ионных батарей.
Необычные батарейки: Революционный источник энергии

В таком типе батарей генерация электроэнергии происходит за счет реакции между кислородом из воздуха и металлическим, например — цинковым, анодом. В этом случае можно обойтись без применения органического электролита, что исключает возможность возгорания батареи при перегреве, как это случается в литий-ионных батареях на основе оксида кобальта. Кроме того, потенциальная удельная емкость металло-воздушной батареи в пять раз выше, чем у литиевой. До настоящего времени технологии производства этого типа источников энергии не были достаточно глубоко разработаны, но Toyota считает, что будущее — за ними.

По словам Тецуи Окаяма, руководителя технологического департамента Toshiba Battery Co., его компания много лет занимается исследованиями в области метало-воздушных батарей, но пока так и не смогла решить главную проблему — низкую производительность элементов большого размера. Но, как считает Окаяма, в перспективе решение этой проблемы возможно, и тогда огромный потенциал технологии будет раскрыт.

На днях обнадеживающие сообщения поступили из Массачусетского Университета в Бостоне. Группа ученых под руководством профессора Стюарта Лихта (Stuart Licht) опубликовала результаты работы по применению борида ванадия (VB2) в качестве материала анода для металло-воздушных батарей. Они звучат сенсационно — практическая (то есть с учетом всех потерь, как в самой батарее, так и в процессе использования ее заряда) удельная плотность энергии элемента на основе VB2 (5 кВтч/л) почти вдвое выше, чем у бензина (2,7 кВтч/л)! Для сравнения — практическая удельная плотность энергии воздушно-цинковых элементов, являвшихся до недавнего времени рекордсменом по этому параметру, составляет 1,75 кВтч/л, а широко распространенных литий-ионных батарей — 0,5 кВтч/л. Именно низкая энергоемкость альтернативных бортовых источников энергии долгое время была препятствием в развитии электрических силовых установок для автомобилей.

Как и в обычных воздушно-цинковых элементах, в батареях с анодом из борида ванадия процесс разряда необратим, и просто зарядить такую батарею «от розетки» не получится: «зарядка» заключается в замене анода. Покрытие диоксидом циркония защищает анод от коррозии и разрушения в процессе разряда, а также предотвращает выделение взрывоопасного водорода, который может разрушить корпус элемента. Группа Лихта разработала термохимический процесс регенерации VB2-анодов, для чего исследователи предлагают использовать солнечную энергию. После такой регенерации «заряженный» анод вновь может быть использован. Новые исследования ученых, возможно, приведут к технологическому рывку в области создания емких и производительных источников энергии для электромобилей.

По сообщению Nikkei и Green Car Congress