И у жидких, и у твердотельных батарей есть свои преимущества и недостатки, но американские ученые утверждают, что сумели объединить лучшие качества обеих. У них получился первый полностью жидкометаллический аккумулятор, способный работать при комнатной температуре и с большей эффективностью, чем литий-ионные батареи.
Батареи с электродами из жидкого металла менее подвержены износу, чем твердотельные, поскольку им не угрожают дендриты — кристаллические образования, возникающие иногда в твердотельных аккумуляторах и приводящие к повреждению и даже возгоранию. Кроме того, жидкие батареи проще масштабировать — просто добавь раствор в бак побольше.
Однако, не все так просто. Для того чтобы металл оставался жидким, большинство батарей нужно нагревать как минимум до 240°C. Это требует дополнительного оборудования, занимающего много места и потребляющего много энергии.
Вместо этого специалисты из Техасского университета в Остине решили воспользоваться сплавом, который остается жидким при более приемлемых температурах. Они остановили свой выбор на сплаве натрия и калия для анода и галлия-индия для катода.
Этот материал способен находиться в жидкой фазе при 20°C. По словам ученых, это самая низкая рабочая температура для всех жидкометаллических батарей, созданных до сегодняшнего дня.
По словам разработчиков, жидкометаллическую батарею можно заряжать и разряжать в несколько раз быстрее, чем литий-ионные батареи, плюс у нее высокая емкость и плотность энергии. Из-за жидких компонентов батарею можно легко увеличивать или уменьшать в зависимости от необходимой мощности. Чем больше батарея, тем больше энергии она может выдавать. Такая гибкость, как считают разработчики, позволяет этим батареям питать все — от смартфонов и часов до инфраструктуры, что лежит в основе движения к возобновляемой энергии.
«Мы рады видеть, что жидкий металл может обеспечить многообещающую альтернативу для замены обычных электродов, — сказал профессор Юй Дин, ведущий автор разработки. — Учитывая продемонстрированную высокую плотность энергии и мощности, эта инновационная ячейка может быть потенциально реализована как для интеллектуальной сети, так и для носимой электроники».
Исследователи утверждают, что аккумуляторы, в которых в качестве анода будет использован сплав галлия с индием и оловом, смогут работать даже при отрицательных температурах вплоть до -13°C.
