Первая перезаряжаемая кальциевая батарея – более дешевая и безопасная альтернатива литий-ионным элементам
С XIX века аккумуляторы используются в качестве одного из основных источников энергии для различных устройств. В наше время разработано несколько типов аккумуляторов, которые отличаются друг от друга производительностью и сроком службы. Существуют также перезаряжаемые типы, такие как литий-ионные батареи.
Проблемы использования литий-ионных батарей
Литий-ионная (Li-ion) батарея – это перезаряжаемая батарея, заряжающаяся и разряжающаяся за счет движения ионов лития между отрицательным и положительным электродами. Она состоит из одного или нескольких литий-ионных элементов и защитной печатной платы.
Известные своей исключительной плотностью энергии, литий-ионные батареи доминируют на мировом рынке благодаря своим компактным размерам и весу по отношению к емкости аккумулятора. Поскольку литий-ионные батареи обеспечивают самую высокую плотность энергии при значительном цикле заряда, они стали самыми быстрорастущими и перспективными типами батарей. Поддержание надежных поставок лития важно для поддержки таких устойчивых секторов, как хранение возобновляемой энергии и электромобили, выплаты таксопарк.
Несмотря на преимущества использования литий-ионных батарей, они также имеют ряд недостатков. Во-первых, для таких батарей необходима электронная система управления, обеспечивающая защиту от перезаряда и глубокого разряда. Им также необходима система терморегулирования, поскольку при зарядке и разрядке они выделяют тепло.
Кроме того, литий-ионные батареи страдают от проблемы старения, поскольку срок их службы зависит от количества циклов заряда-разряда. Большинство современных батарей, используемых в ноутбуках, имеют типичный срок службы 300-500 циклов заряда-разряда. Этот показатель может значительно сократиться до 200 циклов в условиях C-rate или высокой DoD.
Еще одним существенным недостатком литий-ионных батарей является их стоимость. Их разработка, как правило, обходится примерно на 405 дороже, чем разработка никель-металлогидридных элементов. В результате это делает устройства и технологии более дорогими, что сказывается на доступности для некоторых потребителей.
Технология аккумуляторов на основе кальция
Китайские ученые из Фуданьского университета разработали аккумулятор, который может проходить полные циклы зарядки и разрядки до 700 раз при комнатной температуре. Подробности исследования обсуждаются в статье “Перезаряжаемая кальциево-кислородная батарея, работающая при комнатной температуре”.
Специалисты, занимающиеся этим исследованием, считают, что батареи на основе кальция могут стать более доступной и безопасной альтернативой литий-ионным батареям. Предполагается, что они будут обладать сопоставимой теоретической энергоемкостью. Кроме того, кальция в 2 500 раз больше, чем лития, поэтому кальциевые батареи считаются перспективным вариантом для хранения энергии.
Исследовательская группа под руководством Лэя Йе подчеркивает, что кальциево-кислородные (Ca-O2) системы демонстрируют самую высокую теоретическую плотность энергии среди всех вариантов батарей на основе кальция. Это объясняется тем, что топливом для батареи служит кислород, содержащийся в воздухе, а не материал, хранящийся внутри нее. Преобразуя кислород в соединения оксида кальция, кальциево-кислородные батареи способны обеспечить высокую емкость и низкую стоимость.
По словам исследователей, они интегрировали свое кальциево-кислородное устройство в волокна, создав гибкие текстильные батареи, подходящие для смартфонов. Это первое достижение в области подобных технологий, которое открывает путь к созданию более долговечных и эффективных накопителей энергии.
В нашем Telegram‑канале вы найдёте новости о непознанном, НЛО, мистике, научных открытиях, неизвестных исторических фактах. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить.
