Китайские «железные» батареи в 80 раз дешевле литиевых и работают 16 лет

Фото из открытых источников

Исследовательской группе из Института металловедения Китайской академии наук (CAS) удалось добиться заметного прорыва в разработке «всежелезных» проточных батарей. Новинка построена на дешёвом и долговечном решении для масштабного хранения энергии. Результаты исследования команда опубликовала в журнале Advanced Energy Materials.

Разработчики решили давние проблемы деградации материала и утечки (кроссовера) через перепроектирование комплекса железа на молекулярном уровне. Инновация базируется на огромной разнице в стоимости сырья: литий сегодня более чем в 80 раз дороже железа.

Китайские эксперты использовали «синергетический дизайн» на молекулярном уровне, создали особый комплекс железа, создающий двухуровневую защиту. Как сообщает South China Morning Post, данная молекула задействует свою жёсткую объёмную структуру, чтобы защищать ядро железа от химического влияния, тогда как мощный отрицательный заряд формирует силовое поле, который отталкивает проникающие частицы. Комплекс этих механизмов ставит заслон деградации активных материалов и их утечке через мембрану, что обеспечивает длительную стабильность.

Прототип батареи показал способность сохранять стабильную структуру иобеспечивать полную обратимость на протяжении 6000 циклов. Это эквивалент более чем 16 лет ежедневной эксплуатации, причём, при нулевой потере ёмкости. Весь период система была свободна от вредных побочных продуктов и отложений, при эффективности предотвращения утечек 99,4%. Даже при высоких нагрузках батарея сохраняла 78,5% энергоэффективности.

Разработка особо значима на фоне растущей международной гонки по созданию железных проточных батарей, набирающих популярность как замена литий-ионных технологий для масштабного хранения энергии в энергосетях. В США подобные технологии уж внедряются отдельными компаниями.

Ряд существующих конструкций испытывают проблему «дендритов» – крошечных игольчатых кристаллов, которые вызывают короткое замыкание. Китайская команда обходит эти препятствия, применяя щелочную химию и новый молекулярный «щит».