Нова батарея з лужних металів і хлору обіцяє 6-кратну щільність енергії

Вчені з США відкрили новий багатообіцяючий хімічний склад акумуляторів на основі хлору і кухонної солі. За словами групи, що створила цей хімічний склад, акумулятори на його основі можуть досягти щільності енергії, принаймні, в шість разів перевищує щільність енергії сучасних літій-іонних акумуляторів. Прототип АКБ вже може бути використаний в невеликих пристроях, таких як слухові апарати, а при подальшій роботі може бути розширений до більш великих застосувань.

Для вчених, що працюють над удосконаленням сучасних технологій зберігання енергії, щільність енергії є одним з ключових чинників – її збільшення може дозволити створити АКБ, які будуть зберігати більше енергії на меншій площі і довше працювати між зарядками.

Група вчених під керівництвом Стенфордського університету продемонструвала новий хімічний склад акумуляторів, який досяг 1 200 міліампер-годин на грам матеріалу позитивного електрода – приблизно в шість разів більше, ніж у сучасних комерційно доступних літій-іонних АКБ. Після подальшої роботи по збільшенню масштабу батарей і поліпшення терміну служби, група впевнена, що нові акумулятори на основі хлориду натрію або літію можуть бути використані для живлення датчиків і супутників, а також в інших областях, де регулярна зарядка недоцільна.

Група працювала над тіонілхлоридом, звичайно використовуваним для одноразових батарей, коли вперше виявила оборотну реакцію за участю хлору і хлориду натрію. З тих пір вони провели кілька років, експериментуючи з різними матеріалами, щоб підвищити ефективність цієї реакції, і тепер отримали обнадійливі результати завдяки електроду з пористого вуглецевого матеріалу, розробленого в Національному університеті Чунг Ченг на Тайвані.

Група працювала з електролітом з хлориду алюмінію з добавками фтору, а в якості негативного електрода використовувала натрій, або літій. АКБ працює за рахунок окислювально-відновних реакцій на обох електродах. “Молекула хлору затримується і захищається в крихітних порах вуглецевих наносфер, коли батарея заряджена”, – пояснює вчений зі Стенфорда Гуаньчжоу Жу. “Потім, коли акумулятор потрібно розрядити або розрядити, ми можемо розрядити його і перетворити хлор в NaCl – кухонну сіль – і повторити цей процес протягом багатьох циклів. В даний час ми можемо провести до 200 циклів, і все ще є можливості для поліпшення”.

Група говорить, що прототип, розроблений для доповіді, вже може бути використаний в невеликих пристроях, таких як слухові апарати, і що вони припускають, що в один прекрасний день батарея буде використовуватися для живлення датчиків або супутників – в тих випадках, коли часта підзарядка неможлива або недоцільна.

Однак вони визнають, що перетворення багатообіцяючого відкриття оборотної реакції для хімічного зберігання енергії в реальну практичну акумуляторну батарею буде тривалим і складним процесом. “Для побутової електроніки або електромобілів має бути ще багато роботи по розробці структури АКБ, збільшення щільності енергії, масштабування батарей і збільшення числа циклів”, – підсумовують вони.