Ученые повысили безопасность водных литий-ионных батарей без потери производительности

14:34, 22 Дек, 2019
Евгения Комарова

Инженеры из Ренсселеровского политехнического института показали, как с помощью водных электролитов создать более безопасную, экономически эффективную и производительную батарею.

Результаты исследования опубликованы в Energy Storage Materials, сообщает sciencedaily.com. Ученые давно пытаются перейти на водные электролиты. Они менее чувствительны к влажности производственных процессов, что позволяет упростить и удешевить систему. Проблема заключается в сохранении производительности.

«Под действием больших напряжений вода расщепляется, — объяснил профессор Нихил Кораткар. – В результате вы теряете электролит. Обычно материалы имеют ограниченный диапазон рабочих напряжений».

Команда, включавшая Фудонга Хана и Анируддху Лахнота, использовала специальный продукт, водно-солевой электролит. Он менее склонен к расщеплению. Катод изготовили из оксида лития и марганца, анод – из оксида ниобия-вольфрама. Поведение последнего соединения ранее не изучали в условиях водного аккумулятора.

«Оказалось, что оксид ниобия-вольфрама превосходит аналоги по количеству энергии, хранимой в единице объема, — сказал Кораткар. – С этой точки зрения мы наблюдали лучший результат в литий-ионной водной батарее».

Анодный материал относительно тяжелый и плотный. Вес обеспечивает среднюю энергоемкость. Но плотно расположенные частицы оксида позволяют хранить большое количество энергии на единицу объема. Кристаллическая структура материала также имеет четкие каналы или туннели. Они позволяют быстро двигаться ионам лития, ускоряя зарядку. Сочетание этих свойств – редкое явление для водных аккумуляторов.

Получение такой производительности при небольшой стоимости и повышенной безопасности имеет практическую целесообразность. Подобные аккумуляторы подойдут для портативных устройств, электромобилей и сетевых систем хранения энергии. Любого оборудования, где важно добиться большой мощности при ограниченном объеме.

Поделитесь этой новостью