Японски учени представиха издръжлива калциева акумулаторна батерия, съхраняваща 92% от своя капацитет след 500 цикъла

Японски учени са разработили алтернатива на литиево-йонната батерия – прототип на калциево-метална батерия, която може да издържи 500 цикъла на зареждане и разреждане. Тази надеждност се счита за достатъчна за практическото приложение на устройството. Пробивът е станал възможен благодарение на създаването на катод, изработен от наночастици на меден и въглероден сулфид, както и на електролит на базата на хидрид.

Калцият е широко достъпен и евтин материал с по-висока енергийна плътност от лития. Свойствата му позволяват по-бърз пренос на йони и дифузия в електролита и катода в сравнение с магнезия и цинка, другите алтернативи на литиево-йонната батерия. Засега обаче калциевите батерии остават неикономични поради липсата на ефективен електролит и подходящ материал за катода.

През 2021 г. учени от университета Тохоку предложиха решение на проблема с електролитите, като създадоха нов калциев електролит без флуор, базиран на водородната група. Той демонстрира значително по-високи електрохимични характеристики, като висока проводимост и електрохимична стабилност, съобщава изданието Science Daily.

Продължавайки изследванията си, учените са тествали дългосрочната работа на калциево-метални батерии с катод, изработен от наночастици на меден сулфид, и електролит на основата на въглероден композит и хидрид. Като естествен минерал медният сулфид има отлични електрохимични свойства. Неговата слоеста структура позволява съхраняването на различни катиони, включително на лития, натрия и магнезия. Теоретичният му производствен капацитет е две трети от този на катодите на литиево-йонните батерии.

Чрез създаване на наночастици и комбинирането им с въглеродни материали учените са успели да създадат катод, подходящ за натрупване на големи количества калциеви йони. Заедно с електролита с участието на водород те са създали батерия с изключително стабилна работа. След 500 цикъла капацитетът на батерията остава на ниво 92%.