alexandr_palkin (alexandr_palkin) wrote,
alexandr_palkin
alexandr_palkin

Categories:

Кальциевые батареи: новые электролиты, повышенные свойства

KIT и Институт Гельмгольца Ulm (HIU) разрабатывают первые электролиты для кальциевых батарей с приемлемыми свойствами при комнатной температуре

Zhirong Zhao-Karger (слева) и Zhenyou Li (справа) из кластера Polis (Post Lithium Storage) передового опыта преуспели в производстве перспективных электролитов для кальциевых батарей. (Фото: Markus Breig / KIT)


Батареи на основе кальция обещают достичь высокой плотности энергии при низких производственных затратах. Эта технология лабораторного масштаба имеет потенциал для замены литий-ионной технологии в будущих системах хранения энергии. Однако, используя имеющиеся электролиты, до сих пор было невозможно заряжать кальциевые батареи при комнатной температуре. В журнале Energy & Environmental Science исследователи Карлсруэского технологического института (KIT) теперь представляют перспективный класс электролитов, с которым это будет возможно. (DOI: 10.1039 / c9ee01699f)


Эффективные, крупные и недорогие системы хранения энергии будут способствовать переходу всей страны на мобильность и энергоснабжение с нулевым уровнем выбросов. Однако преобладающая сегодня литий-ионная технология не может выполнить эту задачу в глобальном масштабе, говорит профессор Максимилиан Фихтнер из KIT, директор исследовательской платформы CELEST (центр электрохимического накопления энергии Ulm & Karlsruhe). Здесь изучаются кальциевые батареи и другие технологии хранения. “В среднесрочной перспективе литий-ионные аккумуляторы достигнут своих пределов по производительности и некоторым ресурсам, используемым для их изготовления. Это предотвратит их дальнейшее использование там, где это было бы разумно для энергетического перехода. Наличие ресурсов, необходимых для производства, таких как кобальт, никель и литий, ограничено.” В Институте Гельмгольца Ульм (HIU), созданном KIT в сотрудничестве с Университетом Ульма, Фихтнер и его команда вместо этого сосредоточились на альтернативных батарейных технологиях. Эти технологии основаны на более богатых ресурсах. Кальций-перспективный кандидат, потому что он может высвобождать и принимать два электрона на атом в отличие от лития и потому что он обеспечивает напряжение, подобное напряжению лития: “кальций-пятый по распространенности элемент в земной коре. Он распределен однородно на Земле и является безопасным, нетоксичным и недорогим.”


Поиск подходящего электролита


Тем не менее, до сих пор было большое препятствие в разработке кальциевых батарей: в отличие от установленной литий-ионной технологии или более поздних натриевых или магниевых технологий, практичные электролиты для производства перезаряжаемых кальциевых батарей до сих пор отсутствовали. “В течение нескольких лет экспериментальные электролиты и, следовательно, прототипы кальциевой батареи были доступны”,-говорят Доктор Чжэнью ли, первый автор исследования, и доктор Чжиронг Чжао-Каргер, который возглавляет проект. Оба работают в кластере POLiS (Post Lithium Storage) передового опыта комплекта, встроенного в CELEST. "Но эти электролиты позволяют заряжать при температурах выше 75 градусов Цельсия только и дополнительно они подвержены нежелательным побочным реакциям.”


В настоящее время исследователям удалось синтезировать целый класс новых электролитов на основе специальных органических солей кальция. Эти электролиты позволяют заряжать при комнатной температуре. Используя новый электролит тетракис кальция[гексафторизопропилокси]Бората, исследователи продемонстрировали возможность использования кальциевых батарей высокой плотности энергии, емкости для хранения и быстрой зарядки. Об их результатах сообщается в журнале Energy & Environmental Science .


Кальциевые батареи как устойчивые системы хранения энергии


Новый класс электролитов является важной основой для переноса кальциевых аккумуляторов из лаборатории в область применения. В электромобилях, мобильных электронных устройствах и стационарных системах хранения они могут однажды заменить преобладающую в настоящее время литий-ионную батарею. Но это может занять некоторое время:” новые электролиты-первый важный шаг", - подчеркивает Фихтнер. “До зрелой кальциевой батареи еще далеко идти.”


Оригинальное издание:

Zhenyou Li, Olaf Fuhr, Maximilian Fichtner, Zhiron Zhao-Karger: к стабилизированным и эффективным электролитам для батарей кальция комнатной температуры перезаряжаемые. Энергетика И Экология, 2019 Год. DOI: 10.1039 / c9ee01699f.

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/EE/C9EE01699F#! divAbstract

О исследовательской платформе CELEST с кластером полиса передового опыта

Исследовательская платформа CELEST (Center for Electrochemical Energy Storage Ulm & Karlsruhe) для стратегического сотрудничества была создана в 2018 году KIT, университетом Ульма и Центром исследований солнечной энергии и водорода Баден-Вюртемберга (ZSW). Это одна из самых больших исследовательских работ батареи в международном сравнении. 45 рабочих групп из 29 институтов кит, Ульмского университета и ZSW предоставляют Селесту свои дополнительные экспертные знания - от фундаментальных исследований до разработки на практике и передачи технологий. CELEST специализируется в трех областях исследований: литий-ионная технология, накопление энергии за пределами лития и альтернативные технологии для электрохимического хранения и преобразования энергии.

Кластер высокого профессионализма POLiS (хранения лития столба) также врезан в CELEST. В рамках полиса исследователи из Карлсруэ и Ульма проводят исследования, касающиеся будущей батареи. В конце 2018 года кластер был приобретен в рамках стратегии развития высокой конкуренции между Федерацией и федеративными государствами. Его бюджет составляет около 7 миллионов евро в год, и первоначально он рассчитан на семь лет. Партнерами полиса являются Кит и Ульмский университет, ассоциированными партнерами-ZSW и Гиссенский университет. Половина из примерно 100 исследователей работают в Карлсруэ, половина-в Ульме.

Дополнительная информация о кластере передового опыта: https://www.postlithiumstorage.org/

Об Институте Гельмгольца Ulm

Институт Гельмгольца Ульм (HIU) был создан в январе 2011 года Институтом технологии Карлсруэ (KIT), членом Ассоциации Гельмгольца, в сотрудничестве с Университетом Ульма. Вместе с германским аэрокосмическим центром (DLR) и Центром исследований солнечной энергии и водорода Баден-Вюртемберга (ZSW), два других известных учреждения участвуют в HIU в качестве ассоциированных партнеров. Международная команда из около 120 ученых Хиу занимается разработкой перспективных систем хранения энергии для стационарного и мобильного использования.

Узнайте больше о компании HIU по адресу: http://www.hiu-batteries.de/battery-research-center-in-germany/

Подробнее о наборе Energy Center: http://www.energy.kit.edu

Будучи“ исследовательским университетом в Ассоциации Гельмгольца", кит создает и передает знания для общества и окружающей среды. Цель состоит в том, чтобы внести значительный вклад в решение глобальных проблем в области энергетики, мобильности и информации. Для этого около 9300 сотрудников сотрудничают по широкому спектру дисциплин в области естественных наук, инженерных наук, экономики, а также гуманитарных и социальных наук. KIT готовит своих 25100 студентов к ответственным задачам в обществе, промышленности и науке, предлагая исследовательские учебные программы. Инновационные усилия в KIT создают мост между важными научными открытиями и их применением на благо общества, экономического процветания и сохранения нашей естественной основы жизни.

mhe, 10.10.2019

Пресс-контакт:

Margarete Lehné
Stellvertretende Pressesprecherin
Phone: +49 721 608-21157
Fax: +49 721 608-45681

margarete lehne∂kit edu

Фото в лучшем качестве, доступном нам, может быть запрошено
presse ∂kit edu или по телефону: +49 721 608-47414.

Пресс-релиз доступен в
формате PDF.

Источник

Tags: Германия, Новое в науке и технике
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 0 comments