В Китае придумали кальциево-кислородную батарею — безопасный аналог литий-ионных аккумуляторов

Кальций и кислород — два крайне распространенных элемента, которые могут заменить редкоземельный и токсичный литий в аккумуляторах будущего.

Специалисты из Китая разработали первую работающую перезаряжаемую кальциево-кислородную батарею. Прототип устройства выдерживает свыше 700 циклов зарядки/разрядки при комнатной температуре. Работа батареи обусловлена эффективным двухэлектронным окислительно-восстановительным процессом, которому способствует особая комбинация материалов электрода и электролита.

Кальций и кислород являются крайне доступными химическими элементами. Их можно найти практически по всей планете. Перекись кальция также содержится в жевательной резинке и зубной пасте, в хлебобулочных изделиях и резине. Поскольку легкий металлический кальций имеет больший атомный радиус и более прочную молекулярную связь, чем литий, при нормальных условиях возникают проблемы, препятствующие его практическому использованию.

На основе кальция можно создавать аккумуляторы с высокой плотностью энергии, но их можно заряжать всего несколько раз при комнатной температуре. Из-за этого их невозможно использовать как основной источник энергии. Однако решить эту проблему удалось исследователям из Китая — они смогли устранить этот недостаток кальциево-кислородных аккумуляторов, добившись впечатляющего результата в 700 циклов заряда и разряда батареи.

Вместо оксида кальция, который можно расщепить только с большим усилием, использовался пероксид кальция, обладающий значительно слабыми связями. Также потребовался специально подобранный электролит. Однако изюминкой аккумулятора стали углеродные нанотрубки, покрытые кальцием. Они расположились в электролите с обустроенными поверх них другими нанотрубками, образующими катод.

Схема перезаряжаемой кальциево–кислородной батареи с выровненным листом углеродных нанотрубок в качестве катода и металлическим кальцием в качестве анода.

В ходе эксперимента исследователи внедрили кальциево-кислородную батарею в гибкие волокна ткани, создав материал, способный заряжать мобильный телефон. Разработка все еще находится на стадии эксперимента и не лишена недостатков. Одним из критических недочетов пока что является крайне неэффективная зарядка, требующая значительно больше мощности, чем батарея может отдать потребителю. Решив вопрос энергоэффективности, новый вид батареи может постепенно вытеснить привычные литий-ионные аккумуляторы.

Philips создала самый быстрый пауэрбанк в мире — подробнее читуйте здесь.