Новая батарея из щелочных металлов и хлора обещает 6-кратную плотность энергии

Ученые из США открыли новый многообещающий химический состав аккумуляторов на основе хлора и поваренной соли. По словам группы, создавшей этот химический состав, аккумуляторы на его основе могут достичь плотности энергии, по крайней мере, в шесть раз превышающей плотность энергии современных литий-ионных аккумуляторов. Прототип АКБ уже может быть использован в небольших устройствах, таких как слуховые аппараты, а при дальнейшей работе может быть расширен до более крупных применений.

Для ученых, работающих над усовершенствованием современных технологий хранения энергии, плотность энергии является одним из ключевых факторов — ее увеличение может позволить создать АКБ, которые будут хранить больше энергии на меньшей площади и дольше работать между зарядками.

Группа ученых под руководством Стэнфордского университета продемонстрировала новый химический состав аккумуляторов, который достиг 1 200 миллиампер-часов на грамм материала положительного электрода — примерно в шесть раз больше, чем у современных коммерчески доступных литий-ионных АКБ. После дальнейшей работы по увеличению масштаба батарей и улучшению срока службы, группа уверена, что новые аккумуляторы на основе хлорида натрия или лития могут быть использованы для питания датчиков и спутников, а также в других областях, где регулярная зарядка нецелесообразна.

Группа работала над тионилхлоридом, обычно используемым для одноразовых батарей, когда впервые обнаружила обратимую реакцию с участием хлора и хлорида натрия. С тех пор они провели несколько лет, экспериментируя с различными материалами, чтобы повысить эффективность этой реакции, и теперь получили обнадеживающие результаты благодаря электроду из пористого углеродного материала, разработанному в Национальном университете Чунг Ченг на Тайване.

Группа работала с электролитом из хлорида алюминия с добавками фтора, а в качестве отрицательного электрода использовала натрий, либо литий. АКБ работает за счет окислительно-восстановительных реакций на обоих электродах. «Молекула хлора задерживается и защищается в крошечных порах углеродных наносфер, когда батарея заряжена», — объясняет ученый из Стэнфорда Гуаньчжоу Жу. «Затем, когда аккумулятор нужно разрядить или разрядить, мы можем разрядить его и преобразовать хлор в NaCl — поваренную соль — и повторить этот процесс в течение многих циклов. В настоящее время мы можем провести до 200 циклов, и все еще есть возможности для улучшения».

Группа говорит, что прототип, разработанный для доклада, уже может быть использован в небольших устройствах, таких как слуховые аппараты, и что они предполагают, что в один прекрасный день батарея будет использоваться для питания датчиков или спутников — в тех случаях, когда частая подзарядка невозможна или нецелесообразна.

Однако они признают, что превращение многообещающего открытия обратимой реакции для химического хранения энергии в реальную практическую аккумуляторную батарею будет длительным и сложным процессом. «Для бытовой электроники или электромобилей предстоит еще много работы по разработке структуры АКБ, увеличению плотности энергии, масштабированию батарей и увеличению числа циклов», — заключают они.