Енергиен пробив: Китайска проточна батерия с близо 88% ефективност – бъдещето на съхранението на енергия

Изследователи от Китай подобриха енергийната ефективност на окислително-редукционните проточни батерии до 87,9 % и увеличиха живота им до 850 цикъла. Новият електроден материал решава проблема с бавните реакции и ограничената продължителност на живота на батериите на базата на полисулфиден йодид. Технологията ще бъде полезна в системите за съхранение на енергия, особено в областта на възобновяемите енергийни източници и навяврно при електромобилите.

Изследователи от университета в Уенджоу и университета в Гуанси са решили проблема с кинетиката на бавните реакции и краткия живот на проточните батерии с помощта на нов каталитичен електрод. За изработването му екипът е използвал двумерни нанопластини от молибденов дисулфид (MoS2), модифицирани с кобалтови (Co) атоми и серни ваканции (SV). В резултат на това е синтезиран нов материал, наречен CoSA-VS/MoS2.

Основен проблем при проточните батерии са неефективните многостъпкови реакции на пренос на заряд в окислително-редукционните двойки на сулфидните йони (S²-/Sₓ²-) и йодидните йони (I-/I₃-). Както обясняват изследователите, тези процеси са свързани с три недостатъка: висока поляризационна устойчивост, ниска кинетична обратимост и загуба на енергийна ефективност. Всички те ограничават практическото приложение на технологията.

Новият материал подобрява характеристиките на електрода – оптимизира електронната структура на повърхността, подобрява адсорбцията на реагентите и ускорява електрохимичните реакции в окислително-редукционните двойки от сулфидни йони и йодид.

Проточната батерия постигна рекордна енергийна ефективност от 87,9% при плътност на тока от 20 mA/cm², която е значително по-висока от тази на аналозите. При продължителни тестове системата показа стабилна работа. Пиковата мощност достига 95,7 mW/cm², а средната ефективност – 76,5% при 30 mA/cm² в продължение на 50 цикъла.

Батерията демонстрира стабилност и запазва ефективността си в продължение на 850 цикъла при плътност на тока от 10 mA/cm² и ниво на заряд (SOC) от 10%. Пренапрежението е само 113 mV при 20 mA/cm². След 200 и 600 цикъла първоначалната ефективност от 93,1% е почти напълно възстановена при смяна на електролита.

Разработката ще даде възможност за създаване на надеждни и ефективни системи за съхранение на енергия, което е особено важно за алтернативната енергия, където подобно съхранение е ключов елемент.