Разработкой аккумуляторов следующего поколения занимаются исследователи по всему миру. Это связано с тем, что добыча лития – основы для литий-ионных батарей, которые в основном используются сегодня – и ее последствия все чаще подвергаются критике.
Исследователи работают над повышением эффективности кальциевых батарей. Фото: ShutterstockДля растворения лития используются многочисленные химические вещества, а в окружающую среду выбрасываются непригодные для использования тяжелые металлы. Есть и другие вещества в литий-ионных батареях, опасные для здоровья (никель и кобальт).
Потенциальной альтернативой литию является кальций, которого примерно в 2500 раз больше – это один из самых распространенных элементов на Земле. По характеристикам хранения энергии кальциевые батареи, безусловно, не уступают литий-ионным. Эти аккумуляторы ранее всегда работали исправно только при температуре выше 75°C. До сих пор удавалось зарядить такую батарею лишь несколько раз при комнатной температуре.
Исследователи из Китая, похоже, добились прорыва в разработке таких аккумуляторов. Впервые в журнале Nature была представлена кальциево-воздушная батарея, стабильно заряжающаяся даже при комнатной температуре. Основой этой батареи является перекись кальция, соединение кальция и кислорода. По данным ресурса Notebookcheck.com, этот материал уже используется в изготовлении различных товаров, таких как зубная паста или резина.
Выполнив более 700 циклов зарядки при комнатной температуре, батареи имели относительно высокую емкость — 500 миллиампер-часов на грамм — это почти на 50% больше, чем у литий-ионных батарей. Такие аккумуляторы сегодня питают ноутбуки или электромобили.
Основой успеха исследований рабочей группы Фуданьского университета в Шанхае стала продуманная конструкция батареи и специальный жидкий электролит. Это решение гарантировало надежную зарядку даже при комнатной температуре. Однако проект все еще находится на экспериментальной стадии и до готовности к серийному производству ему еще далеко. Для этого потребуется достичь не менее 1500 циклов зарядки без серьезных потерь в производительности.
Исследователи из Технологического института Карлсруэ также работают с кальцием для создания батарей следующего поколения. Сообщается, что это пятый по распространенности элемент в земной коре, который доступен во всем мире. Таким образом, кальций гораздо более экономически эффективен, чем литий, и обеспечивает более стабильную цепочку поставок материалов.