Новый электролит для батарей: долгий срок службы и высокое напряжение

Команда профессора Цзинь Чжуна из Нанкинского университета разработала электролит на основе европия для безопасных водных проточных батарей: он даёт напряжение 1,43 В и выдерживает 2000 циклов зарядки

Проточные батареи хранят энергию в жидких растворах, которые насосы прокачивают из баков через ячейку; их считают перспективными для крупных накопителей энергии. Особенно безопасны батареи с нейтральным водным раствором: он слабо разъедает материалы. Но веществ, которые долго выдерживают в нём высокое напряжение, мало. Новый электролит для отрицательного полюса — комплекс европия с жёстким кольцевым лигандом DOTA. Кольцо располагает связанные с ионом европия атомы симметрично и мешает молекулам воды встраиваться в комплекс и перестраивать его при зарядке и разрядке.

Комплекс растворяется в воде до 2,2 моля на литр, а батарея с ним, где на положительном полюсе работает соединение железа, выдаёт 1,43 В. С раствором концентрацией 1 моль на литр она проработала 2000 циклов — 103 дня — с ёмкостью 23,8–24,4 ампер-часа на литр, а кулоновский КПД, то есть доля возвращаемого заряда, был близок к 100 %.

За первые 360 циклов ёмкость падала всего на 0,0070 % за цикл, за следующие 1640 — на 0,0023 %. В опытах с более разбавленным раствором новый электролит терял ёмкость в десять раз медленнее, чем комплекс европия с гибким лигандом DTPA: 0,0036 % против 0,037 % за цикл. По расчётам авторов, жёсткое кольцо DOTA создаёт высокий энергетический барьер, который мешает воде подобраться к иону европия.

Результаты опубликованы в журнале Angewandte Chemie International Edition.

Ранее по теме: Добавка с серебром повысила энергоёмкость и срок службы литиевых батарей без анода

Источник: Нанкинский университет