Батерия на калциева основа. Няма да повярвате колко издържа

С все по-широкото използване на електрически превозни средства и широкомащабни системи за съхранение на енергия необходимостта от проучване на алтернативи на литиево-йонните батерии никога не е била по-голяма

Батерия на калциева основа. Няма да повярвате колко издържа | StandartNews.com

Изследователски екип от университета Тохоку е разработил прототип на метално-калциева (Ca) батерия, която издържа на 500 цикъла на зареждане и разреждане - еталон за практическа употреба. Пробивът е докладван в списание Advanced Science на 19 май 2023 година.

С все по-широкото използване на електрически превозни средства и широкомащабни системи за съхранение на енергия необходимостта от проучване на алтернативи на литиево-йонните батерии никога не е била по-голяма. Един такъв заместител са батериите на основата на калций и метал. Като петият най-разпространен елемент в земната кора, калцият е широко достъпен и евтин и има по-висок потенциал за енергийна плътност от лития. Смята се, че свойствата му също така спомагат за ускоряване на преноса на йони и дифузията в електролитите и катодните материали, което му дава предимство пред други алтернативи на литиево-йонните батерии като магнезий и цинк.

Все още обаче има много пречки пред търговската експлоатация на метало-калциевите батерии. Липсата на ефективни електролитни и катодни материали със задоволителни условия за съхранение на клетките се оказаха основни пречки. Още през 2021 г. членовете на настоящата изследователска група намериха решение на първия проблем, като създадоха нов електролит без флуор на базата на водороден клъстер (монокарборан). Електролитът показа значително подобрени електрохимични характеристики, като висока проводимост и висока електрохимична стабилност.

"В настоящото ни изследване тествахме дългосрочните характеристики на батерия на калциева метална основа с катод, изработен от наночастици на меден сулфид (CuS) и въглероден композит с електролит на базата на хидрид", казва Казуаки Кису, доцент в Института за изследване на материалите (IMR) към Университета Тохоку. Като естествен минерал, CuS има благоприятни електрохимични свойства. Неговата слоеста структура му позволява да съхранява различни катиони, включително литий, натрий и магнезий. Теоретичният му капацитет е 560 mAh на грам - два до три пъти повече от съществуващите катодни материали за литиево-йонни батерии.

Благодарение на наночастици и композит от материали на въглеродна основа Кеес и колегите му са успели да създадат катод, способен да съхранява големи количества калциеви йони. Използвайки електролит от хидриден тип, те са създали батерия с много стабилни циклични характеристики. Прототипът на батерията запазва 92 % от капацитета си след 500 цикъла.

Екипът е убеден, че тяхното откритие ще помогне за напредъка на изследванията на катодните материали за батерии на калциева основа.

Вижте всички актуални новини от Standartnews.com

Коментирай