Китайські вчені з Даляньського інституту хімічної фізики розробили батарею на водній основі, щільність енергії якої майже вдвічі вища, ніж у традиційної літієвої батареї, що може відкрити можливість використання водних батарей в електромобілях. Цьому проєкту вони присвятили наукову статтю, опубліковану в журналі Nature Energy.
Згідно зі статтею, опублікованою в журналі Nature Energy 23 квітня, водна батарея на основі йоду та брому мала щільність енергії 1200 Вт·год/л порівняно з 700 Вт·год/л традиційних неводних літієвих батарей. Водна батарея також була безпечнішою, ніж неводні літієві батареї, які були займистими. Стабільна батарея «демонструє перспективний потенціал для розробки безпечних водних батарей нового покоління, що перезаряджаються, з високою щільністю енергії», пишуть дослідники.
Їхні результати можуть «розширити застосування водних акумуляторів у галузі енергетичних батарей», – сказав автор-кореспондент Лі Сяньфен, професор Далянського інституту хімічної фізики CAS, якого цитують у заяві академії. Літієві батареї є стандартом, який використовується в усьому світі через їх високу щільність енергії. Традиційні літієві батареї містили неводний електроліт – компонент, який дозволяв батареї заряджатися та розряджатися, – який був легкозаймистим, йдеться у документі.
Водні батареї складаються з електроліту на водній основі, який не становить такого ж ризику для безпеки. Однак водні батареї зазвичай мають набагато меншу щільність енергії (кількість енергії, яку утримує батарея в порівнянні з її вагою або об’ємом), ніж неводні батареї (менше 200 Вт·год/л). За словами дослідників, через нижчу щільність енергії водні батареї «придатні лише для великомасштабного стаціонарного зберігання енергії». Щоб вирішити цю проблему, команда розробила електроліт на основі брому та йоду, який може вирішити ці проблеми із щільністю енергії.
Коли вони зібрали батарею з анодом на основі кадмію, вони виявили, що батарея «пропрацювала безперервно більше 300 циклів» зарядки та розрядки з енергоефективністю 78 відсотків. Коли дослідники протестували свій електроліт з ванадієвим анодом, вони виявили, що термін служби батарей можна продовжити до 1000 циклів, демонструючи значну стабільність.
Дослідники зазначили, що щільність енергії їх батарей навіть «перевищує щільність енергії деяких твердих електродних матеріалів» і може бути порівнянною за вартістю з традиційними літієвими батареями. «Наша робота демонструє, що безпечні водні батареї з високою щільністю енергії можливі, пропонуючи варіант розвитку для зберігання енергії в масштабі мережі і навіть для електромобілів», – йдеться у документі.
