Разработан прототип литий-ионной батареи с водой в качестве электролита

Японские ученые из Йокогамского государственного университета представили аккумулятор, который использует воду вместо традиционного электролитического раствора. По словам разработчиков, в перспективе система позволит создать безопасные элементы питания, устойчивые к самовоспламенению. Целевые области для новой технологии — солнечные панели, ветрогенераторы и городские электромобили.

Классические литий-ионные аккумуляторы используются практически в любой бытовой электронике и электромобилях. Такие батареи выдерживают множество циклов перезарядки и обладают большой емкостью. Однако в процессе их сборки производители применяют органические растворители, которые подвержены риску самовозгорания при деформации корпуса батареи. Ученые из Японии решили избавить аккумуляторы от этой проблемы, заменив электролитический раствор на воду в новой конструкции.

В ходе экспериментов ученые обнаружили, что применение оксида молибдена, неорганического соединения с участием кислорода, в отрицательном электроде обеспечивает сопоставимый уровень производительности, необходимый для коммерческого применения нового аккумулятора. Чтобы устранить риск возгорания, авторы использовали воду в качестве электролита — для повышения безопасности — а также переконфигурировали электродные материалы, чтобы обеспечить достаточный уровень производительности. Тестирование показало, что даже после того, как батарея прошла цикл из 2 тыс. перезарядок, ее емкость упала менее чем на 30%, сообщает Electrek.

«Теперь у нас есть более безопасные батареи с длительным сроком службы, которые, мы думаем, будут применяться на практике, хотя и с более низким напряжением», — рассказал Наоаки Ябуучи, один из участников исследования и профессор химии в Йокогамском государственном университете.

Авторы признали, что вода не подходят для сценариев, в которых аккумулятор работает при высоком напряжении. Это означает, что прототип должен применяться в тех ситуациях, когда от него не требуется работа на пределе возможностей. Поэтому ученые предлагают использовать батареи нового поколения в комбинации с возобновляемыми источниками энергии — для хранения энергии, вырабатываемой от солнечных панелей и ветрогенераторов. В таком случае литий-ионные элементы питания на воде не будут уступать обычными аккумуляторным блокам.

В дополнение ученые рассматривают возможность применения своей технологии при электрификации транспорта. Несмотря на то, что удельная масса энергии — показатель производительности аккумулятора — у новой конструкции батареи примерно вдвое меньше, чем у коммерческих продуктов, система подойдет для городских электромобилей. В таких моделях запас хода компенсируется зарядной инфраструктурой, поэтому автовладельцы смогут получить более безопасное решение и не почувствуют разницы между своими машинами и более дальнобойными электрокарами, считают ученые.