Дослідники Політехнічного університету Мілана розробили негорючу гелеву мембрану для батарей без літію. Вона проводить фторид-іони за кімнатної температури, а теоретичні оцінки вказують, що така технологія може подвоїти запас ходу електромобіля
Замість іонів літію в таких акумуляторах заряд переносять фторид-іони. Цей підхід розглядають як альтернативу літій-іонній хімії, зокрема тому, що фтор є поширеним елементом і може зменшити залежність від матеріалів, доступність яких обмежена.
Головною перешкодою для фторид-іонних батарей була робота електроліту за звичайної температури. У попередніх розробках його нагрівали приблизно до 100–150 °C, щоб іони рухалися краще. На це витрачалася частина енергії батареї, яка зрештою розсіювалася у вигляді тепла. Команда з Мілана створила полімерну мембрану майже твердої гелевої структури, що допомагає фторид-іонам переміщатися вже за кімнатної температури.
Що змінили дослідники
Матеріал назвали Fluoride Exchange Membrane (FEM), або мембраною фторидного обміну. Вона виконує роль полімерного електроліту, через який рухаються іони, та не є легкозаймистою. Розробку створили дослідники кафедри хімії, матеріалів і хімічної інженерії Політехнічного університету Мілана. У роботі поєднали хімію, матеріалознавство, електрохімію та молекулярне моделювання. Результати опублікували в журналі Energy Storage Materials.
Негорючість мембрани може знизити ризик займання батарей, а робота без попереднього нагрівання потенційно дає змогу не витрачати на нього накопичену енергію. За задумом дослідників, фторид-іонні системи також можуть використовувати більш доступні й поширені матеріали. Це робить напрям цікавим не лише для транспорту, а й для накопичувачів, потрібних для зберігання електроенергії з відновлюваних джерел.
Читайте також: Вчені вдосконалили батарею, яка зберегла 90% ємності після 200 циклів
Звідки взялася оцінка про подвоєння запасу ходу
Університет наводить теоретичну питому енергоємність близько 600 Вт·год/кг для фторид-іонних батарей. Для порівняння, стандартні літій-іонні акумулятори мають приблизно 150–250 Вт·год/кг. Якщо ці показники вдасться реалізувати у готовій батареї, електромобіль теоретично зможе проїжджати приблизно вдвічі далі на одному заряді.
Це поки розрахункова перспектива, а не результат випробування серійного акумулятора чи електромобіля. Наразі науковці повідомили про мембрану, що розв’язує одну з проблем перенесення фторид-іонів за кімнатної температури. Щоб оцінити практичні можливості технології, її ще потрібно перевірити у повноцінних батарейних елементах і підтвердити, що заявлених характеристик можна досягти поза теоретичними розрахунками.
Окрім електромобілів, дослідники розглядають застосування таких батарей у стаціонарних системах зберігання енергії, дронах, супутниках і літаках. Розробка може стати одним із напрямів пошуку безпечніших акумуляторів, однак сама мембрана ще не означає появу готового продукту на ринку.
Ознайомтеся з іншими популярними матеріалами:
Учені створили батарею, яка підлаштовується під форму дрона
Учені створили покриття для акумуляторів за принципом людського хряща
В Австралії випробовують нову батарею для зберігання сонячної енергії
Джерело: Політехнічний університет Мілана.
Telegram 
Viber 
