Российские химики разработали новый водный электролит для литий-ионных аккумуляторов и прочих батарей на базе щелочных металлов.
Как сообщает ТАСС со ссылкой на пресс-службу НИУ ВШЭ, созданный материал обладает высоким уровнем эффективности и экологичности.
“Я надеюсь, что наша разработка подстегнет научное сообщество в поиске новых систем для электролитов. Она может быть полезна в различных проектах “зеленой” химии и энергетики, где она поможет в решении проблем утилизации батарей и создании новых технологий для производства экологически приемлемых источников энергии”, – заявил научный сотрудник Московского института электроники и математики (МИЭМ) НИУ ВШЭ Сергей Доронин, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
Литий-ионные аккумуляторы – основной источник питания для всех автономных электрических устройств, начиная с различных гаджетов и заканчивая межпланетными зондами и промышленными инструментами. Несмотря на все их плюсы, у них есть ряд недостатков, в том числе медленная скорость зарядки, низкая энергетическая емкость, взрывоопасность и высокая стоимость, ограничивающая производство и использование электромобилей.
Ученые уже много лет пытаются решить две последних проблемы путем разработки водных электролитов взамен соединений токсичных органических веществ и солей разных металлов, используемых в большинстве уже существующих щелочных аккумуляторов. Использование воды позволяет уменьшить стоимость и взрывоопасность батарей, однако при этом ее применение снижает долговечность источников энергии, а также их энергоемкость.
Доронин и его коллеги решили эти проблемы в ходе опытов, в рамках которых они попытались подобрать идеальную основу для водных электролитов, построенных на базе концентрированных растворов солей лития и других щелочных металлов. Ученые предположили, что добавление в воду различных органических кислот позволит снизить химическую активность электролита, что повысит долговечность батарей на его базе.
Руководствуясь этой идеей, исследователи просчитали свойства подобных водных электролитов и подобрали такие комбинации из воды, солей щелочных металлов и органических кислот, которые одновременно обладали высокой энергетической емкостью и низким уровнем химической активности. Для этого химики просчитали все реакции, которые происходят внутри подобных источников энергии.
Два самых перспективных варианта электролита, построенных на базе соединений муравьиной и пропионовой кислот, а также воды и ионов натрия, лития и калия, ученые проверили в экспериментах на прототипах щелочных аккумуляторов, а также суперконденсаторов. Так ученые называют устройства, способные запасать энергию и почти мгновенно отдавать ее при необходимости.
Последующие проверки прототипов аккумуляторов и суперконденсаторов на базе двух новых водных электролитов подтвердили их высокий уровень безопасности и указали на достаточно большой показатель эффективности и емкости. Как надеются ученые, созданные ими электролиты, а также более совершенные материалы на их основе, послужат базой для создания новых экологичных и высокоемких источников питания.
