В батареях с соленой водой в качестве электролита используется концентрированный солевой раствор . Они негорючие и их легче перерабатывать, чем батареи, в которых используются токсичные или легковоспламеняющиеся материалы. [1]
История
В 2008 году профессор Карнеги-Меллона Джей Уитакр основал компанию Aquion Energy и получил венчурное финансирование от Kleiner Perkins Caufield and Byers . Он выиграл премию Лемельсона – Массачусетского технологического института 2015 года на сумму 500 000 долларов за изобретение батареи для соленой воды. Они являются первым и единственным производителем аккумуляторов, который отвечает всем строгим критериям для получения сертификата Cradle-to-Cradle (Bronze). [2] Компания привлекла 190 миллионов долларов в виде капитала и долга, прежде чем обанкротилась в 2017 году, а затем была приобретена китайской компанией в том же году за чуть менее 10 миллионов долларов. [3]
Дизайн
Aquion Energy
Аккумуляторы Aquion Energy классифицируются как стандартные товары и не требуют специального обращения при транспортировке. Когда он не используется, он не имеет побочных реакций, снижающих жизнь человека. Он устойчив к любым изменяемым профилям езды на велосипеде и длительным интервалам при частичном заряде. Периодичность технического обслуживания для поддержания производительности / срока службы не требуется. Оптимальный диапазон рабочих температур составляет от -5 ° C до 40 ° C и практически не зависит от перепадов рабочих температур. Он работает без дополнительных нагрузок или внешнего источника питания. Его химический состав не подвержен тепловому выходу из строя . Активное управление температурным режимом обычно не требуется, за исключением экстремальных температур окружающей среды. Его механические материалы могут быть переработаны в обычных потоках вторичной переработки. Химические материалы можно утилизировать без специального оборудования или контейнеров.
Вода в соли
В другой конструкции использовался электролит с соотношением соли к воде шесть к одному, почти насыщенный, так что его также можно было назвать водно-солевой батареей. [1]
Межфазный твердый электролит
В ноябре 2015 года исследователи из Университета Мэриленда и Армейской исследовательской лаборатории заявили, что они вынудили клетку сформировать межфазную фазу твердого электролита (SEI), впервые для водного электролита. SEI позволяет водной литий-ионной батарее работать при более высоких напряжениях и медленнее саморазрядиться. Высокая концентрация соли способствует образованию межфазной границы. Он повысил максимальное напряжение для такой батареи с 1,23 В до примерно 3 В. При 2,4 В удельная энергия батареи составляла примерно 100 ватт-час / кг, и она показывала стабильную производительность в течение 1000 циклов зарядки / разрядки. [4] Устройство работало с почти 100% кулоновской эффективностью как при низких (0,15 C), так и при высоких (4,5 C) скоростях разряда и заряда. [4]
В сентябре 2017 года исследователи заявили, что им удалось поднять напряжение до 4,0 вольт. [5] [6]
В мае 2019 года исследователи опубликовали статью, в которой напряжение увеличилось до 4,2 вольт. [7] Высокая удельная емкость из-за плотноупакованного графитового интеркалирующего соединения на стадии I C3,5 [Br0,5Cl0,5] может обратимо образовываться в электролите вода-в-бисоле. [7] За счет соединения этого катода с анодом из пассивированного графита, ячейка может достичь плотности энергии 460 ватт-часов на килограмм всего составного электрода и около 100-процентной кулоновской эффективности. [8]
Смотрите также
Рекомендации
- ^ a b Борджино, Дарио (6 декабря 2015 г.). « » Вода-в-соль «предвещает батарея хорошо для зеленее, безопаснее хранения сетки» . www.gizmag.com . Проверено 8 декабря 2015 .
- ^ Феррис, Роберт (15 сентября 2015 г.). «Недорогая батарея для морской воды получает награду в размере 500 000 долларов» . CNBC . Проверено 8 декабря 2015 .
- ^ Спектор, Джулиан. «Вторая волна Saltwater: Аквион вышел из банкротства под новым владельцем» . gtm . Greentech Media . Проверено 10 августа 2017 года .
- ^ а б Суо, Лиумин; Бородин, Олег; Гао, Дао; Ольгин, Марко; Хо, Джанет; Фань, Сюлинь; Ло, Чао; Ван, Чуньшэн; Сюй, Кан (2015-11-20). « » Вода-в-соли «электролит позволяет высоковольтные водный литий-ионные химии». Наука . 350 (6263): 938–943. DOI : 10.1126 / science.aab1595 . ISSN 0036-8075 . PMID 26586759 . S2CID 206637574 .
- ^ «Армия, исследователи из UMD разрабатывают литий-ионные батареи на водной основе, которые не взрываются | Исследовательская лаборатория армии США» . www.arl.army.mil . Проверено 13 мая 2019 .
- ^ Сюй, Кан; Ван, Чуньшэн; Эйдсон, Нико; Schroeder, Marshall A .; Ватаману, Дженел; Бородин, Олег; Дин, Майкл С .; Кресче, Артур фон; Вс, Вэй (2017-09-06). «Водные литий-ионные аккумуляторы 4,0 В» . Джоуль . 1 (1): 122–132. DOI : 10.1016 / j.joule.2017.08.009 . ISSN 2542-4785 .
- ^ а б Ван, Чуньшэн; Сюй, Кан; Рен, Ян; Бородин, Олег; Ван, Инци; Цин, Тинтин; Хоу, Сингюк; Лю, Цуньминь; Лю, Ци (май 2019 г.). «Литий-ионный аккумулятор на водной основе с использованием химии преобразования галогена и интеркаляции в графите». Природа . 569 (7755): 245–250. DOI : 10.1038 / s41586-019-1175-6 . ISSN 1476-4687 . ОСТИ 1559969 . PMID 31068723 . S2CID 148570991 .
- ^ «Армейское открытие открывает путь к более безопасным батареям | Исследовательская лаборатория армии США» . www.arl.army.mil . Проверено 13 мая 2019 .