Звичайний камінь перетворили на акумулятор: як новий електроліт змінить індустрію батарей

Дослідники з Технічного університету Данії виявили новий матеріал на основі силікатів гірських порід, який у майбутньому може замінити літій в акумуляторах. Цей матеріал може допомогти в розробці нових видів пристроїв зберігання енергії — більш доступних і нечутливих до вологи, передає Interesting Engineering.

Силікати калію і натрію, що складають гірські силікати, є одними з найпоширеніших мінералів на Землі. За словами вчених, цей матеріал може проводити іони за високих температур і нечутливий до вологи.

Потенціал силікату калію як твердотільного електроліту відомий уже давно, але його ігнорували через проблеми з вагою і розміром іонів калію, які рухаються повільніше, ніж очікувалося, сказав автор дослідження Мохамад Хошкалам. Але все ж таки суттєвою перевагою нового матеріалу є його нечутливість до перепадів температур і вологості. Це дає змогу формувати з нього шар завтовшки з папір всередині батареї.

Цей недорогий і екологічно чистий матеріал може знайти широке застосування. Але іони в рідких електролітах на основі літію, або твердотільних електролітах, рухаються швидше порівняно з іонами силікатів гірських порід (каменів). Це пов'язано з тим, що силікати гірських порід більші і важчі. Новий спосіб переміщення іонів у силікатах гірських порід рухаються швидше. Однак Хошкалам знайшов спосіб змусити такі іони рухатися швидше, ніж в електролітах на основі літію.

"Перше вимірювання компонента батареї показало, що матеріал має дуже хорошу провідність як твердотільний електроліт. Але я не можу розкрити секрет функціонування цього матеріалу, оскільки метод запатентований", — пояснив учений.

Матеріал завтовшки з папір, розташований між анодом і катодом акумуляторної батареї, виготовлений з порошку на основі силікату калію і з'єднання його зі сполучною речовиною і розчинником. Спочатку він являє собою рідкий розчин. Щоб сформувати з нього рівномірний тонкий шар, розчин розкочується валиком. Таким чином матеріал формується у вигляді тонких білих стрічок і сушиться в стрічковому блоці, здатному виробляти до 10 метрів стрічок за раз. Потім твердотільний електроліт переміщується в рукавичний бокс, де він разом з анодом і катодом збирається в твердотільний акумуляторний елемент. Однак на сьогодні твердотільні акумулятори на основі силікатів калію і натрію мають низький рівень технологічної готовності, тож у продаж вони надійдуть нескоро.

Вчені очікують, що для інтеграції таких батарей, наприклад, в електромобілі може знадобитися щонайменше 10 років.

"Ми показали, що можемо знайти матеріал для твердотільного електроліту, який буде дешевим, ефективним, екологічно чистим і масштабованим — і який навіть працює краще, ніж твердотільні електроліти на основі літію", — наголосив Хошкалам.

Раніше ми повідомляли, що загадкові батареї Китаю загрожують перевернути світовий ринок. У США побоюються, що Китай може витіснити з ринку американські літій-іонні батареї, надавши світу альтернативу у вигляді натрій-іонних акумуляторів.