Исследователи из Гонконгского университета науки и технологии (Hong Kong University of Science and Technology, HKUST) разработали прототип кальций-ионного аккумулятора, который по характеристикам приближается к коммерческим Li-ion аналогам. Работа опубликована в журнале Advanced Science.
Изображение: Grok ai
Литий-ионные батареи сегодня доминируют на рынке - от электромобилей до систем хранения энергии. Но запасы лития ограничены, а спрос на накопители не уменьшается. Кальций как альтернатива привлекателен по нескольким причинам. Он широко распространён в природе, дешевле лития и имеет схожий электрохимический потенциал. До сих пор кальциевые батареи не могли похвастаться стабильностью и эффективностью переноса ионов.
Инженерная команда под руководством профессора Ёнсоба Кима использовала так называемые "редокс-активные ковалентные органические каркасы" (Redox-Active Covalent Organic Framework Electrolytes) в качестве электролита. Этот материал содержит упорядоченные "поры" с карбонильными группами, вдоль которых ионы кальция движутся быстрее и с меньшими потерями.
Прототип батареи продемонстрировал удельную ёмкость 155,9 мАч/г при токе 0,15 А/г. После 1000 циклов заряда-разряда с током 1 А/г сохранилось более 74,6 % исходной ёмкости. Это сопоставимо с показателями коммерческих литиевых батарей и значительно лучше, чем у предыдущих кальциевых прототипов.
Авторы работы считают, что их ковалентные органические каркасы открывают путь к созданию стабильных и безопасных кальциевых аккумуляторов. Следующий шагом, вероятно станет попытка масштабирования технологии и тестирование на реальных устройствах. Если разработка выйдет на коммерческий уровень, она может снизить зависимость энергетики от лития и удешевить крупные системы хранения.
