Новий сольовий акумулятор може зробити революцію в електромобілях

Дослідники з Ноттінгемського університету, які працюють у співпраці з шістьма науково-дослідними установами по всьому Китаю, розробили новий тип батареї, що перезаряджається, з використанням солі в якості ключового інгредієнта, який, на їх думку, може зробити революцію в електромобілях, збільшивши запас ходу, будучи повністю для вторинної переробки та екологічно безпечним.

Британські та китайські дослідники мали намір розробити нову батарею з сукупними характеристиками твердооксидного паливного елемента та метал-повітряної батареї, але без потенційних небезпек та проблем, притаманних літій-іонним батареям, таких як втрата енергії та потужність з часом, а також потенційний перегрів.

У той час як твердооксидні паливні елементи високоефективні при вилученні енергії з хімічної реакції, що досягається за рахунок перетворення водню та кисню, а також довговічні, дешеві та екологічніші у виробництві, твердооксидні паливні елементи не підлягають перезарядці.

З іншого боку, метал-повітряні батареї є електрохімічними елементами, в яких використовується дешевий метал, такий як залізо, і кисень, присутній у повітрі, для вироблення електрики та виділення в атмосферу тільки кисню. Однак, на відміну від твердооксидних паливних елементів, вони не дуже довговічні, незважаючи на високу щільність енергії та перезаряджання, вони також здатні зберігати та розряджати стільки ж електроенергії, скільки і літій-іонні батареї, але набагато безпечніші та дешевші.

Прагнучи об’єднати переваги як твердооксидних паливних елементів, так і метало-повітряних батарей, китайські та британські дослідники досліджували високотемпературну конструкцію залізо-повітряної батареї, в якій як електроліт, що активується теплом, використовувалася розплавлена ​​сіль. на електропровідність. На жаль, незважаючи на те, що розплавлені солі дешеві і легкозаймисті і забезпечують вражаючу ємність зберігання і потужності, а також тривалий життєвий цикл, вони також мають свої недоліки.

«В умовах сильної спеки розплавлена ​​сіль може бути максимально агресивною, летючою та випаровуватися або протікати, що ставить під загрозу безпеку та стабільність конструкції батареї», – пояснив професор Джордж Чен, керівник дослідження Ноттінгемського університету з інженерного факультету.

«Виникла гостра необхідність точного настроювання цих характеристик електроліту підвищення продуктивності акумулятора та можливості його використання у майбутньому в електротранспорті».

Просуваючись уперед, дослідники покращили технологію, перетворивши розплавлену сіль на м’яку тверду сіль за допомогою нанопорошків твердих оксидів. Їхнє дослідження опубліковане в журналі Energy Storage Materials.

За словами професора Цзяньцян Ванга з Шанхайського інституту прикладної фізики Китайської академії наук, який очолює цей спільний проект, отриманий квазітвердотільний (QSS) електроліт підходить для метало-повітряних батарей, які працюють при температурі 800° C – приблизно така сама температура, як і у вихлопних газів бензинового або дизельного двигуна, оскільки він пригнічує випаровування та плинність розплавлених солей, які можуть виникнути за таких високих робочих температур.

Дослідники очікують, що в принципі підтримання ефективної робочої температури для їх нещодавно розробленої батареї може бути досягнуто за рахунок струмів для заряджання та розрядки, хорошої теплоізоляції та додаткового електричного нагріву, якщо це необхідно.

Д-р Ченг Пен, також із Шанхайського інституту прикладної фізики Китайської академії наук, але який очолює лабораторію електролізу розплавлених солей у Ноттінгемі, сподівається, що «обнадійливі результати» команди допоможуть розробити простіший і ефективніший підхід. до розробки недорогих і високоефективних метало-повітряних акумуляторів на розплаві солей, що мають високу стабільність і безпеку.

«Модифікована залізо-киснева батарея з розплавом солей має великий потенціал застосування на нових ринках, включаючи електротранспорт та відновлювані джерела енергії, які потребують інноваційних рішень для зберігання у наших будинках та на рівні енергосистеми», – сказав д-р Пенг.

«Батарея також, в принципі, здатна накопичувати сонячне тепло, а також електрику, що дуже бажано як для побутових, так і для промислових потреб. Розплавлені солі в даний час широко використовуються в Іспанії та Китаї для уловлювання та зберігання сонячного тепла, яке потім перетворюється на електрику.