Ученые повысили безопасность водных литий-ионных батарей без потери производительности

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.

Комментарии

Ваше мнение

  • Ритуал или лечение: зачем наши предки проводили трепанацию

    23.08.2021 / 20:00

    То, что наши предки сверлили черепа наживую, кажется доказательством варварских обычаев древних культур. В действительности разные народы пришли к трепанации – медицинской процедуре, применяемой и сегодня. Но все же зачем предки сверлили черепа, понятно не всегда. Сделанные под Ростовом-на-Дону ...

  • Любовь подсолнуха к солнцу объяснили с научной точки зрения

    17.08.2021 / 20:48

    Привычку подсолнуха «наблюдать» за небесным светилом заметили еще в древности. Но и сегодня не все знают, почему цветы смотрят на солнце. Специалисты частично смогли объяснить этот феномен.

    Проезжая летом по сельской местности, многие видели поля крупных желтых цветов. Подсолнухи – популярная ...