Ученые из Гонконгского университета науки и технологий совершили значительный прорыв в разработке кальций-ионных аккумуляторов, которые могут стать устойчивой альтернативой традиционным литий-ионным батареям. Новая технология использует квазитвердотельные электролиты на основе ковалентных органических каркасов, что позволяет преодолеть ключевые технические ограничения, сдерживавшие развитие этого направления. Исследование, опубликованное в журнале Advanced Science, демонстрирует потенциал кальциевых батарей для хранения возобновляемой энергии и использования в электромобилях.
Основным достижением стало создание специальных электролитов с высокой концентрацией карбонильных групп, которые обеспечивают исключительную ионную проводимость при комнатной температуре. Благодаря упорядоченной пористой структуре этих материалов, ионы кальция могут быстро перемещаться вдоль молекулярных цепочек, что значительно улучшает эффективность работы аккумулятора. Компьютерное моделирование подтвердило уникальные транспортные свойства разработанной системы.
Экспериментальный прототип продемонстрировал впечатляющие характеристики: удельная емкость 155,9 мАч/г при токе 0,15 А/г и сохранение более 74,6% первоначальной емкости после 1000 циклов зарядки-разрядки даже при повышенной нагрузке. Такая стабильность и производительность ранее были недостижимы для кальций-ионных систем, что открывает новые перспективы для их коммерциализации.
Руководитель исследования профессор Ынсоб Ким подчеркивает, что эта разработка представляет собой важный шаг к созданию высокопроизводительных систем хранения энергии для "зеленого" будущего. Сотрудничество с Шанхайским университетом Цзяо Тун позволило объединить экспертизу в материаловедении и электрохимии, ускорив прогресс в области альтернативных аккумуляторных технологий, менее зависимых от дефицитного лития.
Источник: New calcium-ion battery design delivers high performance without lithium