Тисяча циклів без втрат. Вчені з Гонконгу розробили високоефективну кальцій-іонну батарею

Нова технологія, опис якої опублікований в журналі Advanced Science, пропонує життєздатну та екологічну альтернативу сучасним літій-іонним акумуляторам, виробництво яких є проблемним через дефіцит сировини.

Головною інновацією стало використання квазітвердотільних електролітів (QSSE) на основі окислювально-відновних ковалентних органічних каркасів (COF). Досі використання кальцію в батареях було обмежене через труднощі з ефективним переміщенням іонів та швидку деградацію системи. Проте команда під керівництвом професора Юнсоба Кіма змогла розробити особливу структуру пор, багату на карбонільні групи, що забезпечує високу іонну провідність навіть за кімнатної температури.

Експерименти показали, що іони кальцію Ca²⁺ здатні надзвичайно швидко переміщуватися вздовж впорядкованих каналів всередині електроліту. Це дозволило створити повноцінний енергетичний елемент із оборотною питомою ємністю 155,9 мА·год/г.

Найбільш вражаючим результатом стала довговічність пристрою: після 1000 циклів заряду-розряду при високій щільності струму батарея зберегла понад 74,6% своєї початкової ємності.

Професор Кім наголосив, що використання кальцію — одного з найпоширеніших елементів на Землі — може кардинально змінити ринок систем зберігання енергії. Нові батареї мають потенціал для застосування в електромобілях та інфраструктурі відновлюваної енергетики, пропонуючи характеристики, що за своєю стабільністю та безпекою вже конкурують з комерційними літієвими аналогами.