Мировая гонка за новыми источниками энергии упёрлась в дефицит лития. Пока индустрия электромобилей и промышленных хранилищ выжимает максимум из дорогих металлов, инженеры из Университета Цукубы предложили альтернативный путь.
Японские учёные разработали твердотельный магний-воздушный аккумулятор. Его главные козыри — низкая цена, безопасность и необычная для таких систем гибкость.
Читайте: 1,8 млн км без деградации – Батарея CATL со сверхбыстрой зарядкой за 12 минут
Новое открытие в материаловедении
Главной проблемой магний-воздушных аккумуляторных систем всегда была их недолговечность.
Химическая деградация буквально уничтожала батарею изнутри. Чтобы справиться с этим, исследователи полностью пересмотрели архитектуру ячейки. Они отказались от дорогущей платины в катодах, заменив пористым графеном с добавками азота.
Роль электролита теперь исполняет твёрдый полимер, пропитанный хлоридом магния.
Теоретически такие системы могут тягаться по плотности энергии с литий-воздушными аналогами, ведь они забирают активный кислород прямо из воздуха. Но на практике всё портил хлор: ионы в электролите провоцировали коррозию, и аккумулятор быстро терял ёмкость при зарядке.
Японцы нашли способ защитить катод от разрушения. Структура из азотированного графена стала надёжным щитом против хлоридных атак, сохранив при этом высокую проводимость. Пористая архитектура решает и прикладную задачу: создаёт место для продуктов разряда и обеспечивает эффективный транспорт массы внутри системы.
Испытания подтвердили: новинка работает стабильнее и эффективнее классических систем с платиной. Графен не боится коррозии и заметно ускоряет реакции с участием кислорода. Важный бонус — твердотельная конструкция. Она полностью исключает риск утечки электролита, который всегда преследует жидкостные аккумуляторы.
Перспективы применения
Во время тестов магний-воздушная батарея показала завидную живучесть, сохраняя паспортные характеристики даже при изгибе под углом 120 градусов.
Отсутствие протечек при деформации делает её идеальным кандидатом для использования в гибких гаджетах и носимой электронике. В глобальном масштабе магний — это также спасение для экономики. Он гораздо доступнее и дешевле лития или платины. Переход на магний поможет снизить риски в мировых цепочках поставок.
Результаты исследования, опубликованные в журнале Advanced Functional Materials, фактически открывают путь к массовому производству ёмких магниевых батарей. Если технологию удастся масштабировать, электрификация транспорта станет дешевле, а энергосистемы — надёжнее.
Хочу первым узнавать о ТЕХНОЛОГИЯХ – ПОДПИСАТЬСЯ на Telegram
Читать свежие обзоры гаджетов на нашем сайте – TehnObzor.RU