Российские химики нашли способ повысить энергетическую емкость щелочных батареек и аккумуляторов почти в полтора раза, изучив свойства концентрированных солей лития. Об этом говорится в статье, опубликованной в журнале Electrochimica Acta.
Сегодня ученые активно ищут замену литий-ионным источникам питания, которые применяют в различных цифровых гаджетах, автономных медицинских приборах, промышленных инструментах и космических зондах. Емкость литий-ионных аккумуляторов относительно невысока, из-за чего их использование в электромобилях и других устройствах, требующих "промышленных" запасов энергии, ограничено.
Простейший способ решить эту проблему, как отмечает Олег Дрожжин, химик из МГУ, — повысить рабочее напряжение аккумулятора: чем оно выше, тем больше энергии он может запасать. Однако это не просто, так как каждый тип электролита, который наполняет аккумуляторы и батареи, "заточен" на работу с конкретным напряжениям, а его понижение или повышение может резко понизить КПД или сроки работы источника питания.
Дополнительная проблема, как отмечают российские ученые, заключается в том, что повышение концентрации солей лития в электролите может сделать его нестабильным — это также мешает повышению емкости и долговечности литий-ионных аккумуляторов. Существующие решения этой проблемы, альтернативные виды солей лития, как отмечает Дрожжин, имеют высокую стоимость, из-за чего редко применяются на практике.
Российские химики решили найти компромисс между стабильностью при высоком напряжении, высокой эффективностью и стоимостью электролита. Для этого они использовали хорошо известную, стабильную и достаточно дешевую соль лития, его соединение с фтором и бором и изучили высоковольтную устойчивость растворов на ее основе при высоких концентрациях вещества.
Как показали опыты, раствор тетрафторбората лития (LiBF4) может запасать энергию при высоких напряжениях, при этом повышение его концентрации не приводит к разрушению электродов батареи, взрывам и другим побочным эффектам. Более того, такие батареи вели себя более стабильно, чем их "обычные" кузины, и теряли меньше емкости при перезарядке — она не падала при повышении концентрации соли.
Дрожжин и его коллеги надеются, что их идея найдет применение в промышленности в ближайшее время и будет использована при создании новых типов щелочных аккумуляторов, ключевой компонент которых — не литий, а натрий или калий. Такие аккумуляторы не будут более емкими, чем их литиевые собраты, но зато стоить будут меньше, что позволит использовать их в качестве "банков электричества" для крупных промышленных объектов.
Работа российских ученых из МГУ и Сколтеха поддержана грантом Российского научного фонда (РНФ) в рамках Президентской программы исследовательских проектов.
Источник: ria.ru