Безопасность, эффективность, емкость – экологичный водный электролит из НИУ ВШЭ

Химики из НИУ ВШЭ создали новый водный электролит с высоким уровнем эффективности и экологичности. Он предназначен для литий-ионных аккумуляторов и иных батарей и разработан на базе щелочных металлов. Разработка может применяться в «зеленой» химии и энергетике.

На литий-ионных аккумуляторах работают все автономные электрические устройства – как гаджеты, так и межпланетные зонды. Среди их недостатков — медленная скорость зарядки, низкая энергетическая емкость, взрывоопасность и высокая стоимость. Последние два ученые пытаются решить путем применения водных электролитов вместо повсеместно применяемых соединений токсических веществ с металлами.  Вода же позволит снизить стоимость и взрывоопасность батарей. Но тут возникает другая задача – она снижает их долговечность и энергоемкость.

Научный сотрудник Московского института электроники и математики (МИЭМ) НИУ ВШЭ Сергей Доронин и его коллеги решили эти трудности в ходе ряда опытов. При этом они подбирали наиболее релевантную основу для водных электролитов, построенных на базе концентрированных растворов солей лития и других щелочных металлов. Также в работу была принята гипотеза о том, что добавление в воду различных органических кислот позволит снизить химическую активность электролита, а это повысит долговечность батарей на его основе. Далее ученые просчитали свойства подобных водных электролитов и подобрали комбинации из воды, солей щелочных металлов и органических кислот, одновременно обладающие высокой энергетической емкостью и низким уровнем химической активности. Самыми перспективными вариантами в итоге оказались соединения муравьиной и пропионовой кислот, воды и ионов натрия, лития и калия. Последующие проверки подтвердили высокий уровень безопасности данных соединение и продемонстрировали высокую эффективность.