Учёные сделали шаг к аккумуляторам, которые могут превзойти литиевые по энергоёмкости: фтор-ионные батареи способны обеспечить плотность энергии 600 Вт·ч/кг
iXBT.com ·
Исследователи Миланского политехнического университета разработали полимерную мембрану, которая позволяет ионам фтора перемещаться через электролит при комнатной температуре. Это может помочь в создании фтор-ионных аккумуляторов — альтернативы литиевым батареям, обладающей потенциалом высокой энергетической плотности.
Главная проблема такой технологии заключалась в том, что подходящие электролиты плохо проводили ионы фтора при обычной температуре. Итальянская команда предложила квазитвёрдую гелевую мембрану на основе полимерного иономера с фторидными группами. Для улучшения проводимости материал обработали смесью двух растворителей — 1,3-диоксолана и диметилсульфоксида. Она заставляет полимер набухать, создавая условия для перемещения ионов.
Разработку проверили на экспериментальных аккумуляторных ячейках с электродами из свинца и фторида свинца. В ходе испытаний исследователи подтвердили обратимые процессы фторирования и дефторирования — перемещение ионов фтора в материал электродов и обратно при зарядке и разрядке. Ячейки выдержали более 50 циклов при комнатной температуре.
По оценкам исследователей, фтор-ионные аккумуляторы теоретически могут достигать энергетической плотности около 600 Вт·ч/кг. Для сравнения, у обычных литий-ионных батарей этот показатель составляет примерно 150–250 Вт·ч/кг. Кроме того, разработчики отмечают, что квазитвёрдая мембрана не является легковоспламеняющейся, что потенциально может повысить безопасность технологии.
Впрочем, до практического применения ещё далеко. Результаты испытаний небольшой экспериментальной ячейки не означают, что готовые аккумуляторы смогут обеспечить заявленную энергетическую плотность или прослужить тысячи циклов. Учёным предстоит улучшить электроды, стабильность и срок службы батарей, прежде чем фтор-ионная технология сможет конкурировать с литий-ионной.