Российские химики совершили важный шаг! Они открыли способ увеличить энергетическую емкость щелочных батареек и аккумуляторов почти на половину от прежней величины. Ключ к успеху кроется в детальном изучении свойств концентрированных солей лития.
Поиск замены литий: ионным системам
Поиск эффективной альтернативы литий: ионным батареям — одна из важнейших современных задач. Эти источники питания применяются повсеместно, в гаджетах, медицинских устройствах, промышленных инструментах, космической технике. Однако их ограниченная емкость сдерживает развитие электромобилей и больших энергетических систем.
Повышение напряжения — путь к большей энергии
Олег Дрожжин, известный химик из МГУ, подчеркивает простой принцип: увеличение рабочего напряжения аккумулятора позволяет запасать значительно больше энергии. Но реализация сложна! Электролит каждого типа сбалансирован под строго определенное напряжение; его изменение резко ухудшает КПД или срок службы батареи.
Проблемы концентрированных электролитов и дорогих решений
Ученые столкнулись еще с одной преградой. Высокая концентрация солей лития часто ведет к нестабильности электролита, мешая росту емкости и долговечности аккумуляторов. Альтернативные соли действительно эффективны, но, как отмечает Дрожжин, их огромная цена препятствует широкому практическому использованию.
Компромиссный подход и решение с LiBF4
Команда ученых задалась целью найти разумный баланс: обеспечить стабильность при высоком напряжении, сохранить высокий КПД и доступную стоимость электролита. Их выбор пал на хорошо известную, стабильную и недорогую соль лития — тетрафторборат лития (LiBF4). Была исследована высоковольтная устойчивость растворов на ее основе при высоких концентрациях.
Превосходные результаты: стабильность и мощность
Исследования дали впечатляющие результаты! Раствор LiBF4 способен эффективно запасать энергию при повышенных напряжениях. При этом рост его концентрации не вызывает разрушения электродов, не приводит к взрывам либо иным опасным последствиям. Более того, батареи демонстрируют повышенную стабильность в сравнении с обычными аналогами и теряют меньше емкости при перезарядке. Емкость даже не падает при увеличении концентрации соли!
Ученые во главе с Дрожжиным оптимистично смотрят в будущее. Они верят, что их инновация быстро найдет путь в промышленность для создания новых типов щелочных аккумуляторов. Основой для них могут стать более доступные натрий или калий. Хотя такие батареи не превзойдут литиевые по емкости, их низкая стоимость сделает их идеальными "хранилищами электричества" для крупных промышленных объектов.
Реализация этого масштабного проекта стала возможной благодаря поддержке команды из МГУ и Сколтеха грантом Российского научного фонда (РНФ). Финансирование предоставлено в рамках важной Президентской программы исследовательских проектов.
Изображение: maxxyustas/Фотобанк ru.123rf.com
Источник: scientificrussia.ru
