Литий-ионные аккумуляторы есть во всем - от сотовых телефонов до электромобилей. Они также очень эффективны в хранении энергии, что позволяет упаковать большую мощность в довольно маленькую батарею. Но, к сожалению, у литий-ионных аккумуляторов есть и недостатки - они со временем деградируют, начинают хранить все меньше энергии и способны загореться.
Исследователи из Венского технологического университета TU Wien пытаются решить некоторые из этих проблем с помощью своего нового изобретения. Им удалось разработать кислородно-ионную батарею, которая сможет конкурировать с литий-ионными батареями с долгим сроком службы.
Емкость нового аккумулятора не уменьшается безвозвратно с течением времени. Кислородно-ионные аккумуляторы могут изготавливаться без использования редких элементов и из негорючих материалов.
Команда TU Wien использовала керамический материал, называемый оксидом циркония, стабилизированным оксидом иттрия, в качестве электролитов с тонкопленочными электродами в качестве модельных ячеек. Изученные ими керамические материалы могут поглощать и выделять дважды отрицательно заряженные ионы кислорода. Когда прикладывается электрическое напряжение, ионы кислорода мигрируют из одного керамического материала в другой, после чего их можно заставить снова мигрировать обратно, генерируя таким образом электрический ток.
«Основной принцип на самом деле очень похож на литий-ионный аккумулятор», - говорит профессор Юрген Флейг. «Но у наших материалов есть несколько важных преимуществ».
Керамика негорючая, то есть она вряд ли загорится, что часто случается с литий-ионными батареями. Кроме того, нет необходимости в редких элементах, которые дороги или могут быть извлечены только экологически вредным способом.
Исследователи считают, что наиболее важным преимуществом новой аккумуляторной технологии является ее потенциальная долговечность. «Во многих батареях есть проблема, заключающаяся в том, что в какой-то момент носители заряда перестают двигаться», - говорит Александр Шмид. «Тогда их уже нельзя использовать для выработки электроэнергии и емкость аккумулятора снижается. После многих циклов зарядки это может стать серьезной проблемой».
Однако кислородно-ионный аккумулятор можно без проблем регенерировать. Если кислород теряется из-за побочных реакций, то потери можно просто компенсировать кислородом из окружающего воздуха.
Эта технология чрезвычайно интересна для хранения энергии. «Если вам нужен большой энергоаккумулятор для временного хранения, например, солнечной или ветровой энергии, кислородно-ионная батарея может стать отличным решением», - говорит Александр Шмид.
