В настоящее время в качестве перезаряжаемых батарей используются литий-ионные аккумуляторы, но технология накопления энергии также имеет серьезные недостатки, такие как проблемы окружающей среды, высокая стоимость и легковоспламеняющиеся электролиты. Различные альтернативы уже изучаются.
Исследователи из Университета Вуллонгонга в Австралии полагаются на батареи с более дешевым калием, чем ионы лития. Преимущество ионов калия: они в изобилии и имеют хорошие свойства батареи. Однако в настоящее время калий-ионные аккумуляторы небезопасны, и в них также содержатся легковоспламеняющиеся электролиты.
Электролит на основе огнезащитных средств
Команда под руководством ученого-материаловеда Zaiping Guo хочет найти решение: исследователи разработали электролит для калийной и калиево-ионной батареи на основе огнезащитного средства. Ученые сообщают, что этот электролит не только легковоспламеняющийся, но также позволяет работать от батареи при более низких концентрациях соли, как того требуют крупномасштабные применения.
Основным компонентом электролита был триэтилфосфат, вещество, которое также известно как антипирен и уже было испытано в качестве растворителя в литий-ионных батареях. Здесь он оказался менее подходящим, потому что требовались слишком высокие концентрации соли и электролит не мог быть разбавлен. В промышленном масштабе подходят только разбавленные электролиты.
Однако ученым удалось снизить концентрацию солей калия. Для калийных и калиево-ионных батарей они производили триэтилфосфатный электролит калиевой соли, который не горел и позволял осуществлять стабильные циклы зарядки и разрядки при концентрациях от 0,9 до 2 моль на литр. Такие концентрации представляют интерес для технических применений, таких как хранение электроэнергии в области сети.
Литий-ионные аккумуляторы
Твердые электролиты делают батареи более мощными
Калиево-ионные батареи могут стать безопаснее
По мнению авторов, высокая производительность была обусловлена образованием однородного сплошного проводящего слоя на электроде. Они наблюдали только слой с фосфатным электролитом. Обычные карбонатные электролиты не могли накапливать этот слой. Фосфатный электролит оставался стабильным даже во время повторных циклов. Напротив, обычный карбонатный электролит разлагается при тех же условиях.
Как сообщают Го и ее команда, калий-ионные аккумуляторы следующего поколения могут стать безопаснее благодаря новым фосфатным электролитам. Такие электролиты на основе антипиренов можно было бы доработать и включить в конструкцию других систем негорючих батарей.