Шанхайские ученые добились прорыва в технологии кальциевых батарей
Дом Китай ИнновацииПоделиться с ...
Шанхайские ученые добились прорыва в технологии кальциевых батарей
ЧЖОУ ВЕНТИН в Шанхае | Китайская газета | Обновлено: 22.02.2024, 09:42.
Шанхайские ученые разработали перезаряжаемую батарею на основе кальция, которая, по их словам, может предложить более дешевую и более экологичную альтернативу наиболее широко используемым литий-ионным элементам.
Изготовленные из кальция, металла, которого в земной коре примерно в 2700 раз больше, чем лития, аккумуляторы могут заряжаться и разряжаться 700 раз при комнатной температуре, впервые демонстрируя высокую безопасность и стабильную работу для технологии на основе кальция.
Статья об исследовании группы ученых из Университета Фудань в Шанхае была опубликована на сайте британского журнала Nature 7 февраля.
По словам исследователей, обилие кальция означает, что аккумуляторная система имеет широкие перспективы в будущих энергетических приложениях.
«Кроме того, катодные материалы для наших кальциево-кислородных аккумуляторов производятся из углерода, который не содержит более дорогих металлов, таких как никель, кобальт и марганец, обычно используемых в литий-ионных аккумуляторах. И поэтому кальциево-кислородные аккумуляторы будут иметь преимущество: низкая стоимость», - сказал Е Лэй, первый автор статьи.
«Такие новые батареи представляют собой перспективное применение в портативных и носимых электронных устройствах в обозримом будущем».
Хотя надежные поставки лития имеют решающее значение для таких отраслей, как создание новых энергетических транспортных средств и возобновляемых источников энергии, несколько международных организаций и исследовательских подразделений, в том числе Международное энергетическое агентство, прогнозируют дефицит лития к следующему году.
Кальций-кислородные батареи имеют самую высокую теоретическую плотность энергии или емкость хранения энергии относительно веса и размера среди всех батарей на основе кальция, поскольку топливо для батареи поступает из кислорода в воздухе, а не из материала, хранящегося внутри батареи. Но раньше ни одна кальциево-кислородная батарея не могла стабильно заряжаться и разряжаться при комнатной температуре.
Эксперты заявили, что одной из проблем является то, что кальциевые аноды обладают высокой электрохимической активностью. Это может легко привести к уменьшению и разложению электролита, компонента батареи, который позволяет ей заряжаться и разряжаться, а также к образованию слоя на поверхности анодов, который приведет к ее выходу из строя.
В своих исследованиях команда Фудань создала новый жидкий электролит, который отвечает высоким требованиям, предъявляемым к электродам аккумулятора, и не вызывает реакций кальция, ограничивающих емкость аккумулятора.
По словам исследователей, этот жидкий электролит демонстрирует не только высокую ионную проводимость при комнатной температуре, но и стабильные электрохимические свойства, что значительно повышает общую безопасность батареи.
«Хотя определенный разрыв сохраняется между 700 разами (количество раз, которое предлагаемые батареи на основе кальция способны заряжать и разряжать) и количеством коммерческих литий-ионных батарей, которое может достигать 3000 раз, производительность наших Кальций-кислородные батареи показали потенциал для практического использования», - сказал Йе.
В ходе их исследования батареи на основе кальция также были превращены в гибкий текстильный материал для батарей, что позволило по-новому взглянуть на разработку гибких батарей.
Шанхайские ученые добились прорыва в технологии кальциевых батарей
ЧЖОУ ВЕНТИН в Шанхае | Китайская газета | Обновлено: 22.02.2024, 09:42.
Шанхайские ученые разработали перезаряжаемую батарею на основе кальция, которая, по их словам, может предложить более дешевую и более экологичную альтернативу наиболее широко используемым литий-ионным элементам.
Изготовленные из кальция, металла, которого в земной коре примерно в 2700 раз больше, чем лития, аккумуляторы могут заряжаться и разряжаться 700 раз при комнатной температуре, впервые демонстрируя высокую безопасность и стабильную работу для технологии на основе кальция.
Статья об исследовании группы ученых из Университета Фудань в Шанхае была опубликована на сайте британского журнала Nature 7 февраля.
По словам исследователей, обилие кальция означает, что аккумуляторная система имеет широкие перспективы в будущих энергетических приложениях.
«Кроме того, катодные материалы для наших кальциево-кислородных аккумуляторов производятся из углерода, который не содержит более дорогих металлов, таких как никель, кобальт и марганец, обычно используемых в литий-ионных аккумуляторах. И поэтому кальциево-кислородные аккумуляторы будут иметь преимущество: низкая стоимость», - сказал Е Лэй, первый автор статьи.
«Такие новые батареи представляют собой перспективное применение в портативных и носимых электронных устройствах в обозримом будущем».
Хотя надежные поставки лития имеют решающее значение для таких отраслей, как создание новых энергетических транспортных средств и возобновляемых источников энергии, несколько международных организаций и исследовательских подразделений, в том числе Международное энергетическое агентство, прогнозируют дефицит лития к следующему году.
Кальций-кислородные батареи имеют самую высокую теоретическую плотность энергии или емкость хранения энергии относительно веса и размера среди всех батарей на основе кальция, поскольку топливо для батареи поступает из кислорода в воздухе, а не из материала, хранящегося внутри батареи. Но раньше ни одна кальциево-кислородная батарея не могла стабильно заряжаться и разряжаться при комнатной температуре.
Эксперты заявили, что одной из проблем является то, что кальциевые аноды обладают высокой электрохимической активностью. Это может легко привести к уменьшению и разложению электролита, компонента батареи, который позволяет ей заряжаться и разряжаться, а также к образованию слоя на поверхности анодов, который приведет к ее выходу из строя.
В своих исследованиях команда Фудань создала новый жидкий электролит, который отвечает высоким требованиям, предъявляемым к электродам аккумулятора, и не вызывает реакций кальция, ограничивающих емкость аккумулятора.
По словам исследователей, этот жидкий электролит демонстрирует не только высокую ионную проводимость при комнатной температуре, но и стабильные электрохимические свойства, что значительно повышает общую безопасность батареи.
«Хотя определенный разрыв сохраняется между 700 разами (количество раз, которое предлагаемые батареи на основе кальция способны заряжать и разряжать) и количеством коммерческих литий-ионных батарей, которое может достигать 3000 раз, производительность наших Кальций-кислородные батареи показали потенциал для практического использования», - сказал Йе.
В ходе их исследования батареи на основе кальция также были превращены в гибкий текстильный материал для батарей, что позволило по-новому взглянуть на разработку гибких батарей.