Китайски изследователи разработиха обещаваща батерия на калциева основа, която издържа до 700 цикъла

В значимо постижение за технологията на батериите на калциева основа, китайски изследователи са разработили батерия, която може да преминава през пълни цикли на зареждане и разреждане до 700 пъти. И то при стайна температура, което е първото подобно постижение за подобна технология.

Изследователите също така твърдят, че са интегрирали своето калциево-кислородно устройство във влакна, създавайки гъвкава текстилна батерия, подходяща за използване в смартфони.

Този важен етап бележи значителен напредък в областта, сигнализирайки за потенциала за по-издръжливи и ефективни решения за съхранение на енергия. Според проучването на екипа, тяхното изобретение може да помогне за превръщането на „калциевата химия в обещаваща, устойчива технология за съхранение на енергия“.

Подробностите за изследването, извършено от екипа на университета „Фудан“ в Шанхай, са публикувани в списание Nature.

Устойчиво решение

Известни с изключителната си енергийна плътност, литиево-йонните батерии доминират в световен мащаб поради компактния си размер и тегло спрямо капацитета си на съхранение. Независимо от това, поддържането на надеждни доставки на литий е от жизненоважно значение за насърчаване на устойчиви сектори като съхранението на енергия от възобновяеми източници и електрическите превозни средства.

Според проучването се очаква батериите на калциева основа да предоставят по-достъпна и по-безопасна алтернатива на литиево-йонните батерии. Като същевременно поддържат сравним теоретичен енергиен капацитет. Изобилието на калций, което е 2500 пъти по-голямо от това на лития предполага, че батерията представлява обещаващ вариант с потенциално сравнима енергийна плътност, както е посочено от изследователския екип.

Изследователите подчертават, че калциево-кислородните (Ca-O2) системи показват най-високата теоретична енергийна плътност сред вариантите на батерии на калциева основа.

Това се дължи на факта, че горивото на батерията се получава от кислорода във въздуха, а не от материал, съхраняван в нея.

Ca-O2 (калциево-кислородните) батерии имат потенциал за висок капацитет и ниска цена. Това е така заради превръщането на кислорода в съединения на калциевия оксид (CaOx). Въпреки това създаването на акумулаторна Ca-O2 батерия, която да работи при стайна температура е предизвикателство. Тъй като химията, която се използва обикновено произвежда неактивни продукти на разряд, а и е трудно да се намерят електролити, които могат да се справят както със силно реактивен анод от калциев метал, така и с кислород, според South China Morning Post.

Отстранявайки значителна пречка, изследователите подчертават трудността при намирането на електролит. Компонент на батерията, улесняващ зареждането и разреждането, който да не предизвиква реакции на калций, ограничаващи капацитета на батерията. Екипът от Фудан разработи течен електролит, който побира в себе си калциеви и кислородни елементи, за да преодолее това. Екипът твърди, че получената акумулаторна батерия може да представлява икономически ефективен заместител на батериите на литиева основа. Като потенциално може да намери разнообразни приложения.

Универсално предложение

Изследването на екипа очертава стабилен дизайн на калциево-кислородна батерия. Той е подходящ за вграждане в гъвкави влакна, което позволява създаването на текстилни батерии за модерни носими системи. Нанасянето на компонентите на батерията върху влакна потвърди способността ѝ да поддържа стабилност при огъване от 0 до 180 градуса.

Използвайки търговска машина за плетене, изследователите вплетоха тези батерии от влакна в дишащи, гъвкави текстилни материали. Те могат да захранват електронни устройства като смартфоните.

Въпреки че производителността и капацитетът на тяхната батерия остават ограничени, екипът изразява оптимизъм, че по-нататъшното инженерство може да подобри нейната функционалност. Освен това те отбелязаха, че изследването им открива възможности за разработване на калциеви батерии с използване на алтернативни материали.