Kineski istraživači su razvili bateriju na bazi vode za koju tvrde da je mnogo sigurnija i energetski efikasnija od “visoko zapaljivih” litij-jonskih baterija.
Istraživači navode da će nova baterija biti dvostruko energetski gušća od tradicionalnih litij-jonskih, a zbog toga ima potencijal da donese revoluciju u industriju električnih vozila.
“Vodene” baterije koriste vodu kao rastvarač za elektrolite povećavajući njihovu sigurnost. Tradicionalne “ne vodene” litij-jonske baterije imaju visoku gustoću energije, no njihova sigurnost je ugrožena zbog zapaljivih organskih elektrolita, komponentu koja omogućava punjenje i pražnjenje, a koju one koriste.
“Vodene” baterije generalno imaju nižu gustoću energije zbog ograničene rastvorljivosti elektrolita i niskog napona.
Međutim, istraživači su razvili “vodenu” bateriju visoke energetske gustoće zasnovanu na halogenom prenosu više elektrona.
Grupa istraživača predvođena profesorom Lijem Xianfengom s Instituta za hemijsku fiziku u Dalianu (DICP) je u saradnji s grupom profesora Fua Qianga takođe s DICP-a, razvila katodu za prenos više elektrona zasnovanu na bromu i jodu.
Ova katoda je postigla specifični kapacitet veći od 800 Ah/L i gustoću energije do 1.200 Wh/L na osnovu katolita u testiranju pune baterije, pokazalo je istraživanje objavljeno u časopisu Nature Energy.
Da bi poboljšali energetsku gustoću vodenih baterija, istraživači su koristili miješanu halogensku otopinu jodidnih (I-) i bromidnih jona (Br-) kao elektrolita.
Razvili su reakciju prenosa više jona prenoseći I- na jodni elemet (I2), a zatim na jodat (IO3-). Istraživači su rekli da je tokom procesa punjenja I- oksidiran u IO3- na pozitivnoj strani, dok je generisani H+ preveden na negativnu stranu u obliku potpornog elektrolita. Tokom procesa pražnjenja, H+ su vođeni s pozitivne strane, a IO3- su reducirani na I-.
Razvijena katoda za prenos više elektrona imala je specifičan kapacitet od 840 Ah/L. Kombinujući katodu s metalnim Cd-om kako bi se formirala puna baterija, istraživači su postigli energetsku gustoću do 1.200 Wh/L na osnovu razvijenog katolita.
Prema istraživačima, Br- dodan elektrolitu mogao je stvoriti polarni jod bromid (IBr) tokom procesa punjenja, što je olakšalo reakciju s H2O za formiranje IO3-.
Tokom pražnjenja, IO3- je mogao oksidirati Br- u Br2 i učestvovati u elektrohemijskoj reakciji da bi se ostvarilo reverzibilno i brzo pražnjenje IO3-. Stoga je bromidni intermedijer formiran tokom procesa punejnja i pražnjenja optimizirao proces reakcije, efikasno poboljšavajući kinetiku i reverzibilnost elektrohemijske reakcije.
Prema SCMP-u, kada su istraživači testirali svoj elektrolit s vanadijskom anodom, otkrili su da se životni ciklus baterija može produžiti na 1.000 ciklusa, a demonstrirana je i značajna stabilnost.
Naučnici su takođe spomenuli da je gustoća energije njihovih baterija čak premašila gustoću energije nekih čvrstih elektrodnih materijala te da bi se cijenom mogla porediti s tradicionalnim litijskim baterijama.Istraživači tvrde da njihov rad dokazuje mogućnost razvoja vodenih baterija visoke energetske gustoće te da nudi razvojnu opciju za skladištenje energije u mreži pa čak i za električna vozila.
“Ova studija pruža novu ideju za dizajn vodenih baterija visoke energetske gustoće te može proširiti primjenu vodenih baterija”, istakao je Li.