Li-ion батареи: вода является лучшим электролитом

Ученые из Byon Initiative Research Unit разработали новый тип литий-ионного аккумулятора, который использует вместо традиционного электролита водный раствор йодид-ионов.

Литий-ионные батареи встречается повсеместно: от МP3-плееров до космических аппаратов. Однако Li-ion аккумуляторы имеют недостаточную емкость, что особенно остро чувствуется при использовании на электрическом транспорте.

Возможно, эта проблема скоро будет решена с помощью литий-йодных аккумуляторов, которые имеют в 2 раза большую плотность энергии, чем обычные литий-ионные.

В новых аккумуляторах традиционный горючий органический электролит заменен водой. Это не только снижает пожароопасность аккумулятора и его токсичность для окружающей среды, но и повышает его рабочие характеристики благодаря высокой ионной проводимости воды. Кроме того, такой аккумулятор имеет больший срок службы.

До сих пор создание водяных литиевых аккумуляторов было сложной работой, которая не приносила особого успеха. Дело в том, что необходимо точно подобрать подходящие материалы для водяного катода, причем они должны хорошо растворяться в воде - плохая растворимость означает меньшую емкость водяного аккумулятора. Но и это еще не все: окислительно-восстановительная реакция должна происходить в строго ограниченном диапазоне напряжения во избежание электролиза воды.

Тем не менее, сложный длительный поиск подходящих материалов привел к созданию первой в мире литиевой водяной батареи. Она создана на базе хорошо растворимого элемента с парой ионов, которые легко вступают в электрохимические реакции. Этот элемент - йодид/трииодида в окислительно-восстановительной паре.

Новый аккумулятор на воде может стать долгожданным решением проблемы высокой стоимости и малого запаса хода электромобилей

Ученые собрали прототип нового аккумулятора и обнаружили, что он может хранить вдвое больше энергии, чем обычные литий-ионные аккумуляторы. То есть запас хода у компактных электромобилей с такими аккумуляторами превысит 300 км, а у полноразмерных седанов и джипов запас хода вырастет до 600 км и более. Более того, прототип продемонстрировал возможность быстро отдавать приемлемую силу тока и без проблем выдержал сотни циклов зарядка/разрядка. Анализ на микроскопическом уровне показал, что катодный коллектор остался невредим после 100 циклов зарядка/разрядка - заметных следов коррозии или образования осадка не наблюдалось.

В настоящее время ученые планируют разработать трехмерный микроструктурированный токоприемник, которые мог бы ускорить процесс зарядки и разрядки водяного аккумулятора. Также ученые хотят еще больше повысить плотность хранения энергии с помощью подбора оптимальной формы проточных электродов, что позволит хранить воду в отдельном резервуаре и сделает новую батарею идеальной для применения в электромобилях.