Descoperire revoluționară: cercetătorii din China dezvoltă o baterie inovatoare pe bază de apă

Cercetătorii din China au dezvoltat o baterie pe bază de apă, despre care se afirmă că este mult mai sigură și mai eficientă din punct de vedere energetic decât bateriile cu litiu "foarte inflamabile", care nu sunt apoase, informează  interestingengineering.com.

Interesant este faptul că cercetătorii spun că aceste noi baterii vor fi de două ori mai dense din punct de vedere energetic decât opțiunile tradiționale litiu-ion. Acest lucru are potențialul de a revoluționa industria vehiculelor electrice.

În plus, bateriile apoase folosesc apa ca solvent pentru electroliți, sporind siguranța acestora. Bateriile tradiționale neacvatice litiu-ion au o densitate energetică ridicată, dar siguranța lor este compromisă din cauza electroliților organici inflamabili, o componentă care permite încărcarea și descărcarea bateriei, pe care aceștia o utilizează.

Densitate energetică mai mică

Cu toate acestea, bateriile apoase au, în general, o densitate energetică mai mică din cauza solubilității limitate a electrolitului și a tensiunii scăzute a bateriei.

Acum, cercetătorii din China au dezvoltat o baterie apoasă cu densitate energetică ridicată, bazată pe transferul multielectronic al halogenului.

Un grup de cercetare condus de profesorul LI Xianfeng de la Institutul de Fizică Chimică din Dalian (DICP) al Academiei Chineze de Științe (CAS), în colaborare cu grupul profesorului FU Qiang, tot de la DICP, a dezvoltat un catod cu transfer multielectronic bazat pe brom și iod.

Acest catod a atins o capacitate specifică de peste 840 Ah/L și o densitate de energie de până la 1200 Wh/L pe bază de catolit în cadrul testelor cu baterii complete, potrivit unui nou studiu publicat în Nature Energy.

Cercetătorii au utilizat o soluție mixtă de halogen

Pentru a îmbunătăți densitatea de energie a bateriilor apoase, cercetătorii au folosit ca electrolit o soluție mixtă de halogen de ioni de iodură (I-) și ioni de bromură (Br-). Aceștia au dezvoltat o reacție de transfer multielectronic, transferând I- la elementul iod (I2) și apoi la iodat (IO3-).

Cercetătorii au declarat că, în timpul procesului de încărcare, I- au fost oxidați în IO3- pe partea pozitivă, iar H+ generați au fost conduși spre partea negativă sub forma unui electrolit de susținere. În timpul procesului de descărcare, H+ au fost conduși din partea pozitivă, iar IO3- au fost reduși la I-.

Procesul

Catodul cu transfer multielectronic dezvoltat a avut o capacitate specifică de 840 Ah/L. Combinând catodul cu Cd metalic pentru a forma o baterie completă, cercetătorii au obținut o densitate de energie de până la 1200 Wh/L pe baza catolitului dezvoltat.

Potrivit cercetătorilor, Br- adăugat în electrolit ar putea genera bromură de iod polară (IBr) în timpul procesului de încărcare, ceea ce a facilitat reacția cu H2O pentru a forma IO3-.

În timpul descărcării, IO3- ar putea oxida Br- în Br2 și a participat la reacția electrochimică pentru a realiza descărcarea reversibilă și rapidă a IO3-. Prin urmare, intermediarul de bromură format în timpul procesului de încărcare și descărcare a optimizat procesul de reacție, îmbunătățind în mod eficient cinetica și reversibilitatea reacției electrochimice.

Ciclul de viață al bateriilor a putut fi extins la 1.000 de cicluri

Potrivit SCMP, atunci când cercetătorii au testat electrolitul lor cu un anod de vanadiu, au constatat că ciclul de viață al bateriilor ar putea fi extins la 1.000 de cicluri, "demonstrând o stabilitate semnificativă".

Oamenii de știință au menționat, de asemenea, că densitatea de energie a bateriilor lor "a depășit-o chiar și pe cea a unor materiale cu electrozi solizi" și ar putea fi comparabilă, din punct de vedere al costurilor, cu bateriile tradiționale cu litiu.

Aceștia au afirmat că munca lor demonstrează că pot fi dezvoltate baterii apoase cu densitate energetică ridicată și că oferă o opțiune de dezvoltare pentru stocarea energiei la scară de rețea și chiar pentru mașinile electrice.