Исследовательская группа из Японии разработала прототип перезаряжаемой кальциевой батареи, способной выдерживать 500 циклов многократной зарядки-разрядки, что является эталоном для практического использования. Работа учёных опубликована в журнале Advanced Science.
С ростом электромобилей и систем хранения энергии выросла потребность в поиске альтернатив литий-ионным батареям. Одной из таких альтернатив является кальциевая батарея. Этот элемент является пятым по распространенности на нашей планете. Кальций широко доступен и сравнительно недорогой, он обладает более высоким потенциалом плотности энергии, чем литий. Также считается, что его свойства помогают ускорить движение ионов в электролитах и катодных материалах, что даёт ему преимущество. Однако на пути коммерческой жизнеспособности кальциевых батарей оказалось много препятствий. Главная проблема — отсутствие эффективного электролита и катодных материалов с достаточной способностью накапливать ионы кальция.
Ещё в 2021 году некоторые члены исследовательской группы предложили решение этой проблемы, разработав не содержащий фтора кальциевый электролит на основе водородного (монокарборанового) кластера. Он показал заметно улучшенные электрохимические характеристики — высокую проводимость и электрохимическую стабильность. Сейчас учёные создали прототип батареи с наночастицами сульфида меди и электролитом на основе гидрида. Она имеет достаточно стабильные характеристики, сохраняет ёмкость 92% в течение 500 циклов.
Исследователи уверены, что их разработка поможет продвинуть вперёд изучение вопроса использования катодных материалов для батарей на основе кальция. Исследование подтверждает пригодность анодов из кальция для длительной эксплуатации, это может ускорить создание кальциевых аккумуляторов.
