Разработан стабильный кальциевый аккумулятор
Японские ученые разработали альтернативу литий-ионной батарее - прототип кальций-металлического аккумулятора, способного выдержать 500 циклов заряда-разряда. Такая надежность считается достаточной для практического применения устройства. Прорыв стал возможен благодаря созданию катода из наночасти сульфида меди и углерода, а также электролита на основе гидрида.
Кальций широко доступный и недорогой материал с более высокой плотностью энергии, чем литий. Его свойства позволяют ускорить транспорт ионов и диффузию в электролите и катоде по сравнению с магнием и цинком, другими альтернативами литий-ионной батарее. Однако пока кальциевые батареи остаются экономически не выгодными из-за отсутствия эффективного электролита и подходящего катодного материала.
В 2021 году ученые из Университета Тохоку предоставили решение проблемы электролита, предложив новый безфторный кальциевый электролит на основе водородной группы. Он проявил значимо более высокие электрохимические показатели, например, высокую проводимость и электрохимическую стабильность, сообщает Science Daily.
Продолжив исследования, ученые испытали долгосрочную производительность кальций-металлических батарей с катодом из наночастиц сульфида меди и углеродного композита и электролитом на основе гидрида. Будучи природным минералом, сульфид меди обладает превосходными электрохимическими свойствами. Его слоистая структура позволяет хранить различные катионы, включая литий, натрий и магний. Его теоретическая производственная мощность на две трети выше, чем у катодов литий-ионных батарей.
Путем создания наночастиц и их соединения с углеродными материалами ученые смогли получить катод, пригодный для накопления большого количества ионов кальция. Вместе с водородистым электролитом они изготовили батарею с чрезвычайно стабильным циклом. После 500 циклов емкость батареи составила 92%.