En NIMS forskargrupp ledd av Yoshimi Kubo och Akihiro Nomura har utvecklat litium-luftbatterier med elektrisk lagringskapacitet 15 gånger större än kapaciteten hos konventionella litiumjonbatterier som använder kolnanorör (CNT) som ett luftelektrodmaterial.

Efterfrågan på laddningsbara batterier förväntas öka snabbt som kraftkällor för elfordon och gemensamma källor för hushållsel med solceller. De nuvarande litiumjonbatterierna har fördelar av kompakthet, höga spänningar, och lång livslängd, men deras energitätheter, som representerar elektrisk lagringskapacitet, har nästan nått sin gräns. Litium-luftbatterier har stor potential för att övervinna detta problem. Litium-luftbatteriet skulle vara den högsta energitätheten i teorin. Batteriet kan enligt teorin ha drastiskt stor kapacitet och minska produktionskostnaderna. Dock, konventionell batteriforskning fokuserar vanligtvis på grundläggande studier av batterireaktioner med små mängder material, och är därför inte utformad för att visa stor batterikapacitet med hjälp av celler av verklig storlek och form.

Forskargruppen uppnådde nyligen mycket hög elektrisk lagringskapacitet på 30 mAh/cm2 med hjälp av realistiska cellformer. Detta värde representerar cirka 15 gånger större kapacitet jämfört med kapaciteten hos konventionella litiumjonbatterier (cirka 2 mAh/cm2). Denna prestation gjordes genom att använda CNTs som ett luftelektrodmaterial, därigenom optimerar elektrodens mikrostruktur. Forskarna tror att batteriets stora kapacitet kan tillskrivas CNT:s stora yta och flexibla struktur. Det är osannolikt att befintlig kunskap kan förklara den kapacitetsökning som man ser i denna studie, och dessa fynd kan stimulera diskussioner om reaktionsmekanismer för litium-luftbatterier.

Mot bakgrund av dessa resultat, forskarna strävar efter att utveckla praktiska, litium-luftbatterier med hög kapacitet genom att utforska tekniker för att öka energitätheten i celllagerstaplar, och avlägsna föroreningar från luften.