PусскийПросмотры:0 Автор:Pедактор сайта Время публикации: 2023-05-25 Происхождение:Работает
С ростом использования электромобилей и систем хранения энергии в масштабе сети потребность в поиске альтернатив литий-ионным батареям (LIB) как никогда высока. Одной из таких замен являются металлические батарейки Ca. Кальций, пятый по распространенности элемент в земной коре, широко доступен, недорог и имеет более высокий потенциал плотности энергии, чем LIB. Также считается, что его свойства помогают ускорить транспорт и диффузию ионов в электролитах и катодных материалах, что дает ему преимущество перед другими альтернативами LIB, такими как магний и цинк.
Но на пути коммерческой жизнеспособности батарей с металлическим кальцием остается множество препятствий. Отсутствие эффективного электролита и отсутствие катодных материалов с достаточным содержанием Ca.2+ Возможности хранения оказались главным камнем преткновения.
Еще в 2021 году некоторые члены нынешней исследовательской группы предложили решение первой проблемы, создав новый не содержащий фтора кальциевый (Ca) электролит на основе водородного (монокарборанового) кластера. Электролит продемонстрировал заметно улучшенные электрохимические характеристики, такие как высокая проводимость и высокая электрохимическая стабильность.
«Для нашего текущего исследования мы проверили долгосрочную работу металлической Ca-батареи с композитным катодом из наночастиц сульфида меди (CuS) и углерода и электролитом на основе гидрида», — говорит Кадзуаки Кису, доцент Института Университета Тохоку. по исследованию материалов (IMR).
CuS также является природным минералом и обладает благоприятными электрохимическими свойствами. Его слоистая структура позволяет ему хранить различные катионы, включая литий, натрий и магний. Он имеет большую теоретическую емкость — 560 мАч г-1 — в два-три раза выше, чем существующие катодные материалы для литий-ионных батарей.
Благодаря наночастицам и композитированию углеродных материалов Кису и его коллеги смогли создать катод, способный хранить большое количество ионов кальция. При использовании с электролитом гидридного типа они создают батарею с очень стабильными циклическими характеристиками. Прототип батареи сохранял емкость 92% в течение 500 циклов, исходя из емкости 10-го цикла.
Группа уверена, что их прорыв поможет продвинуть исследования в области катодных материалов для батарей на основе кальция. «Наше исследование подтверждает возможность использования анодов из металлического кальция для длительной эксплуатации, и мы надеемся, что результаты ускорят разработку батарей из металлического кальция», — говорит Кису.