Ученые из Университета Мэриленда и Военно-исследовательской лаборатории армии США разработали катод нового химического типа без переходного металла для литий-ионных аккумуляторов. Открытие позволяет увеличить плотность энергии накопителей, сохранив их безопасность.
Используя обратимое преобразование и интеркалирование галогена в графитовой структуре, исследователи представили полностью водные литий-ионные аккумуляторы с хорошей стабильностью при циклическом воздействии и проектной плотностью энергии 460 Вт/кг (общая масса катода и анода). В отличие от традиционных литиевых аккумуляторов, новые элементы для накопления заряда используют не только катионы Li, но и анионы галогенов (LiCl и LiBr).
Выходная мощность созданной батареи сравнима с показателями существующих устройств, но плотность энергии на 25% выше. При этом такой аккумулятор намного безопаснее. Новый катод способен удерживать 240 мА/г в течение часа работы за счет накопления ионов лития в четырехвольтных элементах. Команда продемонстрировала обратимость в течение 150 циклов.
Помимо портативных аккумуляторов, этот химический состав можно использовать в устройствах, которые требуют больших энергий на уровне киловатт или мегаватт. Применение также оправдано, когда безопасность и токсичность являются основными проблемами, включая невоспламеняющиеся накопители для самолетов, морских или космических кораблей, а также крупногабаритных систем хранения.
Ученые говорят о приближении технологии аккумуляторов на водной основе к коммерческому применению. Однако пока что неизвестно, можно ли разработать долговечный прототип.
Недавно ученые также представили опытный образец водного аккумулятора, который может полностью заряжаться и разряжаться всего за несколько секунд.
текст: Илья Бауэр, фото: ARL, auto-tuning