Новый материал позволит заменить литий-ионные батареи калиевыми: в чем преимущества

Во время испытаний катод обеспечил емкость 125 мАч/г даже при быстрой зарядке, но для повышения производительности нужно подобрать другой электролит.

Международная команда ученых разработала новый материал для катодов калий-ионных аккумуляторов, который может способствовать созданию высокоэффективных и доступных батарей, как сообщает Interesting Engineering.

На текущий момент катоды калий-ионных аккумуляторов изготавливаются из берлинской лазури. Однако для улучшения их проводимости требуется смешивание с углеродными материалами, что усложняет конструкцию. Ученые предложили альтернативный подход: они создали проводящий катод из селенида хрома. Этот материал показал высокие результаты в тестах, достигая емкости 125 мАч/г, что близко к его теоретическому максимуму в 127 мАч/г. Благодаря слоистой структуре, ионы калия могут свободно перемещаться между слоями, что повышает долговечность катода — после нескольких циклов зарядки и разрядки он сохранил 85% своей емкости.

Следующая цель команды — подбор подходящего электролита, который позволит еще больше повысить производительность калий-ионного аккумулятора. Алексей Ганин, ведущий автор исследования и руководитель группы Glasgow ElectroChemistry on Solids (GECOS) в Университете Глазго, отметил, что в отличие от литий-ионных батарей, для которых уже существуют готовые электролиты, калий-ионные системы требуют разработки специализированных веществ. Исследователи планируют сотрудничать с робототехниками для тестирования тысяч химических комбинаций и поиска оптимального электролита.

Почему калий-ионные аккумуляторы важны

Калий является более доступным и дешевым ресурсом по сравнению с литием. Это делает калий-ионные батареи привлекательной альтернативой литий-ионным системам, которые широко используются в устройствах, таких как смартфоны и электромобили. Редкость и дороговизна лития повышают его стратегическую значимость, что стимулирует поиски альтернатив для хранения энергии.

По словам Алексея Ганина, калий-ионные батареи могут стать доступным решением для стационарного хранения энергии, что позволит сократить использование лития в энергоемких мобильных приложениях и повысить общую устойчивость системы энергоснабжения.

Источник: Interesting Engineering