Команда под руководством Университетского колледжа Лондона (UCL) разработала новую химию электролита - жидкости, в которой идут электрохимические реакции. Это повысило энергоёмкость водных аккумуляторов. Работа опубликована в журнале Nature.

Водные батареи считаются перспективной заменой литий-ионным: они безопаснее, поскольку не горят, и экологичнее, так как не требуют добычи дефицитного кобальта. Но их плотность энергии - запас энергии на единицу массы или объёма - ниже, что ограничивает применение, например в крупных накопителях для солнечной и ветровой энергетики.

Ключевая идея работы - заставить йод, основной материал для хранения энергии, обмениваться не двумя, а четырьмя электронами при заряде и разряде. Это увеличивает количество запасаемой энергии. Проблема в том, что одна из форм йода - гипервалентные катионы йода (I+) - очень активна в воде и вступает в нежелательные реакции. Раньше с этим боролись концентрированными электролитами с галогенами, но они коррозионно-активны, дороги и сложны в производстве.

Авторы сконструировали молекулярное окружение для йода: одни молекулы не подпускают воду, другие связывают активные формы йода. Это позволило обойтись без агрессивных веществ.

Испытания показали, что новый дизайн работает в разных форматах элементов - от пакетных, как в ноутбуках, до монетных, как в часах. В цинк-йодных батареях после тысяч циклов заряда-разряда сохранилась почти вся ёмкость. Учёные предполагают, что подход можно адаптировать и для алюминий-йодных аккумуляторов.

Руководитель работы профессор Гуаньцзе Хэ отметил, что новая химия приближает водные батареи к коммерциализации. Следующие шаги - масштабирование и проверка в реальных условиях. Первый автор доктор Жувэй Чэнь добавляет, что отказ от концентрированных электролитов открывает путь к более практичным и доступным водным аккумуляторам.

Пока это лабораторный результат, а не готовый продукт. О сроках выхода на рынок и стоимости речи не идёт.

Источник: Tech Xplore