Een NIMS-onderzoeksteam onder leiding van Yoshimi Kubo en Akihiro Nomura heeft lithium-luchtbatterijen ontwikkeld met een elektrische opslagcapaciteit die 15 keer groter is dan de capaciteit van conventionele lithium-ionbatterijen met koolstofnanobuisjes (CNT) als luchtelektrodemateriaal.

De vraag naar oplaadbare batterijen zal naar verwachting snel toenemen als energiebronnen voor elektrische voertuigen en gezamenlijke bronnen van huishoudelijke elektriciteit met zonnecellen. De huidige lithium-ionbatterijen hebben voordelen van compactheid, hoge spanningen, en lang leven, maar hun energiedichtheid, die elektrische opslagcapaciteiten vertegenwoordigen, bijna hun limiet hebben bereikt. Lithium-luchtbatterijen hebben een groot potentieel om dit probleem op te lossen. De lithium-luchtbatterij zou in theorie de hoogste energiedichtheid hebben. De getheoretiseerde batterij kan een drastisch grote capaciteit hebben en de productiekosten verlagen. Echter, conventioneel batterijonderzoek richt zich meestal op basisstudies van batterijreacties met kleine hoeveelheden materialen, en is daarom niet ontworpen om grote batterijcapaciteiten te demonstreren met behulp van cellen van werkelijke grootte en vorm.

Het onderzoeksteam bereikte onlangs een zeer hoge elektrische opslagcapaciteit van 30 mAh/cm2 met behulp van realistische celvormen. Deze waarde vertegenwoordigt een ongeveer 15 keer grotere capaciteit in vergelijking met de capaciteit van conventionele lithium-ionbatterijen (ongeveer 2 mAh/cm2). Deze prestatie werd bereikt door CNT's te gebruiken als materiaal voor luchtelektroden, waardoor de microstructuur van de elektrode wordt geoptimaliseerd. De onderzoekers denken dat de grote capaciteit van de batterij kan worden toegeschreven aan het grote oppervlak en de flexibele structuur van CNT's. Het is onwaarschijnlijk dat bestaande kennis de capaciteitstoename in deze studie kan verklaren, en deze bevindingen kunnen de discussie over de reactiemechanismen van lithium-luchtbatterijen stimuleren.

In het licht van deze resultaten, de wetenschappers streven naar het ontwikkelen van praktische, lithium-luchtbatterijen met hoge capaciteit door technieken te onderzoeken om de energiedichtheid in cellaagstapels te verhogen, en het verwijderen van onzuiverheden uit de lucht.