Движение анионов фторидов позволит увеличить емкость новых аккумуляторных батарей

2.11.11

Движение анионов фторидов

Движение анионов фторидов

Исследователи из Технологического института Карлсруэ (Karlsruhe Institute of Technology, KIT) разработали новый принцип, который может стать базой для создания аккумуляторных батарей следующего поколения. В основе нового принципа лежит движение анионов, отрицательно заряженных ионов, фторидов между двумя электродами.

Предварительные расчеты указывают на то, что емкость новых аккумуляторных батарей может превышать емкость литий-ионных батарей таких же размеров в несколько раз. Новые батареи будут более безопасными и менее дорогими за счет того, что в них не используется литий, достаточно дорогостоящий материал.

Ионно-фторидные аккумуляторные батареи впервые были описаны в статье, опубликованной в журнале Journal of Materials Chemistry, авторами которой являются доктор Максимилиан Фичтнер (Dr. Maximilian Fichtner) и доктор Маннэнджи Анджи Редди (Dr. Munnangi Anji Reddy).

В настоящее время весьма широкое распространение получили литий-ионные аккумуляторные батареи. Наряду с их многими достоинствами, они, все же, имеют весьма ограниченную емкость. Но широкое распространение и усложнение различных мобильных устройств, электромобилей и другой техники, нуждающейся в достаточном количестве электроэнергии, обуславливает потребность в новых источниках энергии, меньшего веса и высокой емкости. Именно поэтому ученые из KIT ведут исследования в направлении альтернативных источников электроэнергии и аккумуляторных батарей.

Фториды металлов могут использоваться как замена литиевым материалам, которые выступают в качестве электролита литиево-ионных аккумуляторных батарей. Новые аккумуляторные батареи состоят из двух металлических электродов и фторосодержащего электролита. На поверхности одного из электродов формируется фторид металла, анион которого движется ко второму электроду, перенося электрический заряд. На втором электроде происходит обратный процесс, молекула фторида металла распадается на фтор и на чистый металл, а излишние электроны передаются электроду. “Поскольку атом металла может иметь и переносить не один, а несколько электронов, это позволят получить весьма высокий показатель плотности хранения энергии – в десятки раз выше, чем аналогичные показатели у литий-ионных аккумуляторных батарей” – объясняет доктор Максимилиан Фичтнер.

Исследования в данном направлении продолжаются. Ученым еще предстоит решить как минимум две основных проблемы, прежде чем можно будет говорить о внедрении разработанной технологии. Одним направлением исследований является улучшение конструкции аккумуляторной батареи с целью увеличения ее емкости и улучшения эксплуатационных характеристик, в том числе и цикличной стабильности. Вторая проблема является более серьезной. Сейчас в ионно-фторидной аккумуляторной батарее используется твердый электролит, который начинает работать только в условиях высокой температуры, дальнейшие исследования нацелены на поиск состава жидкого электролита, который будет годиться для его применения при обычной температуре окружающей среды.

---

Комментарии:

 

---