Създадена е батерия, която издържа 300 години

Батерията е на водна основа

Нова батерия, която е на водна основа, може да издържи стотици години без да губи капацитета си с течение на времето. Това откритие правят учени от градския университет на Хонконг, пише Tech Radar.

Публикувано в Nature Communications, устройството използва синтезирани ковалентни органични полимери като анод за магнезиеви и калциеви йони вместо традиционни материали за батерии.

Изследователите открили специфично съединение, което комбинира карбонил с висока плътност с твърда структура, подобна на пчелна пита, която е устойчива на корозия, и този дизайн позволява на батерията да издържи до 120 000 цикъла на зареждане, което е повече от десет пъти по-дълго от конвенционалните литиево-йонни батерии за съхранение на енергия.

Водните батерии не са лесни за усъвършенстване

Водните батерии винаги са предлагали предимства по отношение на безопасността пред литиево-йонните, защото са незапалими и имат по-ниски първоначални разходи. Въпреки това, те обикновено съхраняват по-малко енергия и се разпадат с времето поради разлагане на електролита, което корозира металните им компоненти.

Електролитът на водна основа в конвенционалните конструкции често става или изключително киселинен, или алкален, което постепенно разрушава батерията отвътре. Органичните полимери рядко работят добре в тези условия, защото се разграждат бързо, когато са изложени на такава агресивна химическа среда. Новият дизайн използва неутрален електролит с pH точно 7,0, елиминирайки екстремните условия, които обикновено причиняват корозия.

Специфичното съединение, използвано в устройството, наречено хексакетон тетрааминодибензо-p-диоксин, поддържа стабилна плоска структура, подобна на пчелна пита, през целия живот на батерията.

Nokia представи нов телефон с 19-дневна батерия

Засега производителят не е обявил официалната цена и датата на пускане на пазара

Тази структурна стабилност предотвратява постепенното намаляване на капацитета, което потребителите на смартфони познават твърде добре от своите остарели устройства.

Учените изчислили, че при настоящи нива на използване на мрежата от 1,1 цикъла на ден, батерията им може да работи около 300 години, преди да се нуждае от подмяна. По-важното е, че електролитите, използвани в този нов дизайн, са напълно нетоксични и могат безопасно да бъдат изхвърлени директно в околната среда.

Изследователският екип дори отбеляза, че електролитният разтвор е толкова безвреден, че може да се използва като саламура за тофу за домашно готвене без никакви рискове за здравето.

Tesla идва с три големи проекта за съхранение на енергия в България

България като „батерията“ на региона

Търговските пречки остават

Батерията все още има един основен недостатък спрямо литиево-йонните системи – по-ниската енергийна плътност. Това означава, че за същото количество съхранена енергия тя може да се нуждае от повече пространство.

Дори батерия, която може да работи в продължение на 300 години, трудно би намерила широко приложение, ако заема два пъти повече място. Това е особено важно при системи, където пространството е ограничено.

Неясни остават и разходите за производство на специализираните органични полимери. При преминаване към масово производство могат да се появят допълнителни разходи и икономически пречки.

За операторите на енергийни мрежи дългият живот и безопасността на батерията са важни, но не са единствените фактори. От значение е и колко струва всеки киловатчас съхранена и доставена енергия през целия живот на системата.

Затова 300-годишният живот на една батерия не е достатъчен сам по себе си. Енергийните компании трябва да могат да оправдаят инвестицията още през следващите 10–20 години, а не след векове.

Липсата на токсични материали е значително предимство, но в крайна сметка пазарът ще покаже дали ползите компенсират недостатъците.

С други думи, учените може да са намерили решение на химическия проблем, но истинското предизвикателство – превръщането на технологията в конкурентен продукт – тепърва започва.