Китайские ученые создали совершенно новую ионную батарею, которая в 6 раз более мощнее, чем литий
Исследователи из Китая сделали прорыв в разработке химических батарей, представляя первый рабочий прототип батареи на основе ионов гидридов — отрицательно заряженных ионов водорода. Литийные батареи используют положительно заряженные ионы лития, в то время как отрицательно заряженные частицы демонстрируют гораздо более «агрессивное» поведение в электролите.
«Это совершенно другая батарея».
сделал категорическое заявление разработчиков
Об обнаружении сообщалось о команде исследователей из Университета Джилина, Института химической физики в Далинике Китайской академии наук (Кассу) и Шанхайский институт проспективных исследований путем публикации статьи в журнале Nature. Представленная гидрид-ионная батарея работает впервые при комнатной температуре, что является новистью для гидридных материалов.
Ионы гидридов образуются, когда атом водорода захватывает дополнительный электрон, который делает этих носителей более энергичными и химическими, а также электрически активным от ионов лития. Это позволяет «фундаментально разные» электрохимические процессы, которые демонстрируют эффективное хранение и высвобождение энергии без использования жидких электролитов, что, в свою очередь, сводит к минимуму риски утечек и пожаров.
Интересно, что новый электролитный материал электролита с задержкой ионов водорода был обнаружен в процессе поиска этого газа для водородных топливных систем. Все ранее разработанные гидридные материалы не могли похвастаться стабильностью удержания ионов при низких температурах (условная комнатная температура), показывая их свойства только при высокой температуре. Ученые смогли преодолеть это ограничение, обнаружив необходимые свойства в таком редко упругим элементе, как Цери.
Ключевым элементом новой батареи является композитный электролит на основе гидрида церия (CEH₃), покрытый гидридом бария (BAH₂). Утверждается, что этот материал, впервые синтезированный и не перечисленный в литературе, сочетает в себе высокую проводимость гидридных ионов при комнатной температуре с превосходной термохимической и электрохимической стабильностью.
Зерновые как один из наиболее распространенных редакционных металлов (Однако, что еще не получено в массовых количествах из -за высокой стоимости процесса), делает технологию экономически многообещающей, поскольку ее запасы в коре Земли превышают медные и свинец. Анод аккумулятора изготовлен из сервиста-гидрида, а катод изготовлен из гидрида натрия-алюминия (Наалх), который обеспечивает совместимость компонентов и предотвращает побочные эффекты.
Экспериментальные тесты подтвердили исключительные характеристики новой батареи: начальная удельная емкость, достигнутая 984 мАч/г с перспективой достижения 1200 мАч/г, которая намного превышает 150-300 мАч/г типичных литий-ионных батарей и теоретической способности графитового анода.
После 20 циклов зарядки и разбавления пропускная способность стабилизируется при 402 мАч/г, и многослойная конфигурация увеличивала напряжение до 1,9 В, что позволяя желтому свету. Благодаря разнообразию гидридных материалов для дальнейшей оптимизации, развитие гидрид-ионных батарей обнаруживает широкий спектр возможностей для хранения и преобразования чистой энергии, включая топливные элементы и электролизы.
В отличие от литиевых батарей, которые подвержены дендритам — металлическим структурам, которые вызывают короткие цирки, использование водорода в качестве носителя заряда устраняет эти риски и повышает безопасность. Несмотря на проблемы увеличения масштаба и повышения долговечности, эта технология может привести к революции в электромобилях, портативных устройствах и возобновляемой энергии, способствуя переходу к устойчивым источникам энергии.
