Кальциевые батареи без лития: новые аккумуляторы показали неожиданное преимущество
Мировые запасы лития истощаются, но ученые нашли ему дешевую и надежную альтернативу. Новая архитектура кальциевой батареи решает старые технические проблемы и обещает изменить рынок накопителей энергии.
Исследователи из Гонконгского университета науки и технологий (HKUST) разработали уникальный квазитвердотельный электролит, пишет ScienceDaily. Инновация заставляет ионы кальция двигаться быстрее, а саму батарею жить в разы дольше. Это открывает путь к массовому производству доступных аккумуляторов для возобновляемой энергетики и электромобилей.
Литий-ионные элементы сегодня почти незаменимы. Однако их производство упирается в ограниченные природные ресурсы и физические пределы плотности энергии. Кальций давно рассматривался учеными как замена благодаря своей распространенности. До сих пор прогресс тормозился из-за слабой подвижности тяжелых ионов кальция. Такие батареи просто не выдерживали многократных циклов зарядки и стремительно теряли свою первоначальную емкость.
Инженерам удалось обойти эти препятствия. Они спроектировали специальный квазитвердотельный электролит на основе ковалентных органических каркасов. Внутри этого инновационного материала ионы кальция получили возможность быстро и беспрепятственно перемещаться по выстроенным каналам даже при обычной комнатной температуре. Это кардинально улучшило ионную проводимость и общую стабильность системы.
Практические лабораторные тесты полностью подтвердили успех решения. Собранная полноценная кальций-ионная ячейка показала отличную базовую емкость — 155,9 мАч/г при 0,15 А/г. Даже при высоких токах интенсивного заряда и разряда батарея сохранила 74,6% своей емкости после 1000 полных рабочих циклов. Создатели уверены, что их открытие делает кальциевые системы реальным, долговечным и экологичным конкурентом привычному литию.
Ранее сообщалось, что в Китае создали самый "живучий" аккумулятор. Китайская литий-ионная батарея, совершившая прорыв, выдерживает сильные морозы, сохраняя 85% емкости при -34°C.