Новый солевой аккумулятор может произвести революцию в электромобилях

Исследователи из Ноттингемского университета, работающие в сотрудничестве с шестью научно-исследовательскими учреждениями по всему Китаю, разработали новый тип перезаряжаемой батареи с использованием соли в качестве ключевого ингредиента, который, по их мнению, может произвести революцию в электромобилях, увеличив запас хода, будучи полностью для вторичной переработки и экологически безопасным.

Британские и китайские исследователи намеревались разработать новую батарею с совокупными характеристиками твердооксидного топливного элемента и металл-воздушной батареи, но без потенциальных опасностей и проблем, присущих литий-ионным батареям, таких как потеря энергии и мощности со временем, а также потенциальный перегрев.

В то время как твердооксидные топливные элементы высокоэффективны при извлечении энергии из химической реакции, достигаемой за счет преобразования водорода и кислорода, а также долговечны, дешевы и экологичны в производстве, твердооксидные топливные элементы не подлежат перезарядке.

С другой стороны, металл-воздушные батареи являются электрохимическими элементами, в которых используется дешевый металл, такой как железо, и кислород, присутствующий в воздухе, для выработки электричества и выделения в атмосферу только кислорода. Однако, в отличие от твердооксидных топливных элементов, они не очень долговечны, несмотря на высокую плотность энергии и перезарядки, они также способны хранить и разряжать столько же электроэнергии, сколько и литий-ионные батареи, но гораздо безопаснее и дешевле.

Стремясь объединить преимущества как твердооксидных топливных элементов, так и металло-воздушных батарей, китайские и британские исследователи исследовали высокотемпературную конструкцию железо-воздушной батареи, в которой в качестве электролита, активируемого теплом, использовалась расплавленная соль. на электропроводность. К сожалению, несмотря на то, что расплавленные соли дешевые и легковоспламеняющиеся и обеспечивают впечатляющую емкость хранения и мощности, а также длительный жизненный цикл, они также имеют свои недостатки.

«В условиях сильной жары расплавленная соль может быть максимально агрессивной, летучей и испаряться или протекать, что ставит под угрозу безопасность и стабильность конструкции батареи», — пояснил профессор Джордж Чен, руководитель исследования Ноттингемского университета с инженерного факультета.

«Возникла острая необходимость точной настройки этих характеристик электролита для повышения производительности аккумулятора и возможности его использования в будущем в электротранспорте».

Продвигаясь вперед, исследователи улучшили технологию, превратив расплавленную соль в мягкую твердую соль с помощью нанопорошков твердых оксидов. Их исследование опубликовано в журнале Energy Storage Materials.

По словам профессора Цзяньцян Ванга из Шанхайского института прикладной физики Китайской академии наук, который возглавляет этот совместный проект, полученный квазитвердотельный (QSS) электролит подходит для металло-воздушных батарей, работающих при температуре 800° C — примерно такая же температура, как и у выхлопных газов бензинового или дизельного двигателя, поскольку он подавляет испарение и текучесть расплавленных солей, которые могут возникнуть при таких высоких рабочих температурах.

Исследователи ожидают, что в принципе поддержание эффективной рабочей температуры для их недавно разработанной батареи может быть достигнуто за счет токов для зарядки и разрядки, хорошей теплоизоляции и дополнительного электрического нагрева, если это необходимо.

Д-р Ченг Пэн, также из Шанхайского института прикладной физики Китайской академии наук, но возглавляющий лабораторию электролиза расплавленных солей в Ноттингеме, надеется, что «обнадеживающие результаты» команды помогут разработать более простой и эффективный подход. к разработке недорогих и высокоэффективных металло-воздушных аккумуляторов на расплаве солей, обладающих высокой стабильностью и безопасностью.

«Модифицированная железо-кислородная батарея с расплавом солей имеет большой потенциал применения на новых рынках, включая электротранспорт и возобновляемые источники энергии, которые требуют инновационных решений для хранения в наших домах и на уровне энергосистемы», — сказал д-р Пенг.

«Батарея также, в принципе, способна накапливать солнечное тепло, а также электричество, что очень желательно как для бытовых, так и для промышленных нужд. Расплавленные соли в настоящее время широко используются в Испании и Китае для улавливания и хранения солнечного тепла, которое затем преобразуется в электричество.