Соль бросает вызов литию: создана батарея с сопоставимой мощностью

Ключевым компонентом оказался гипохлорит натрия — вещество, известное как хлорка

Ученые Национальной лаборатории Ок-Ридж (ORNL) при Минэнерго США подняли пиковую мощность батареи на основе соленой воды более чем вдвое — до уровня, сопоставимого с литий-ионными аккумуляторами. Секрет оказался в побочной реакции, которую обычно считают помехой и стараются подавить: в результате реакции производится гипохлорит натрия, более известный как хлорка.

Команда разрабатывала батарею для энергосетей на основе соленой воды в качестве электролита. Она доступна, безопаснее лития и сама себя охлаждает, а главное, не требует дефицитных материалов вроде кобальта, которые сегодня приходится импортировать для литий-ионных накопителей.

Проблема была в другом: основная кислородная реакция в такой батарее медленная, требует катализатора и постоянного притока кислорода, а переход кислорода между жидким и газообразным состоянием отнимает время и энергию.

Постдок ORNL Усок Го работал под руководством ведущего исследователя Рухула Амина и заметил, что перед кислородной реакцией в батарее уже происходит другая, более сильная реакция — образование хлорки. Обычно ее подавляют.

Хватило добавить всего 5% хлорки. Поскольку вся хлорная реакция проходит в жидкости, отпала необходимость в переходе кислорода в газ и в катализаторе, а внутреннее сопротивление батареи снизилось. В результате пиковая мощность выросла больше чем вдвое, а напряжение сравнялось с литий-ионными батареями.

Амин отметил, что новая батарея стабильно работает и при резком скачке нагрузки, например, во время отключения электричества: «Это как разница между спортивным автомобилем и седаном на старте — важно, как быстро и стабильно можно получить доступ к мощности на разных уровнях». По его словам, такая батарея хорошо подойдет и для судов, которым нужен быстрый доступ к энергии, а морской воды вокруг в избытке.

Разработку коммерциализирует партнер ORNL — компания Coulomb Technology из Теннесси, которая специализируется на натрий-ионных батареях для энергосетей. «Эта батарея дополнит наш портфель решениями для длительного хранения энергии на уровне коммунальных служб и крупных дата-центров», — сказал основатель и глава Coulomb Тим Восберг. Дальше команда ORNL планирует доработать электроды, в том числе изменить положительный электрод, чтобы еще сильнее подавить кислородную реакцию.

Ранее мы писали о том, как в России испытали инновационный натрий-ионный аккумулятор — еще один шаг к более дешевым и безопасным альтернативам литий-ионным батареям.