Физики в 10 000 раз повысили проводимость хлорид-ионных батарей
Международная группа исследователей из Швейцарии, Канады и США сообщила о резком росте ионной проводимости хлора в твёрдом электролите. Учёные использовали оксихлорид лантана с добавлением кальция и получили улучшение примерно в 10 000 раз. Работа не описывает готовый аккумулятор, но снимает одно из главных ограничений для хлорид-ионных твердотельных батарей.
Интерес к таким системам связан не с потребительской электроникой, а с большими стационарными накопителями для энергосетей. Литий остаётся доминирующей химией, однако для сетевых хранилищ отрасль давно ищет более дешёвые и массовые материалы. Хлор в этом смысле выглядит привлекательно: его можно получать из широко доступного сырья, в том числе из морской воды.
Проблема была в другом. Ионы хлора в твёрдых материалах двигались слишком медленно, из-за чего батарея теряла практический смысл. Исследователи изменили кристаллическую решётку электролита методом легирования. Лучший результат дал кальций: материал стал более податливым на атомном уровне, а каналы для переноса ионов расширились. Подтвердить механизм команда смогла с помощью синхротронных измерений на Canadian Light Source.
Это укладывается в общий тренд аккумуляторной отрасли. Для автомобилей рынок по-прежнему держится за литий-ионные элементы, тогда как для сетевой инфраструктуры уже тестируют натрий-ионные, железо-воздушные и цинковые системы. CATL и BYD развивают натрий-ионные батареи как более дешёвую альтернативу для части сценариев, а американская Form Energy строит проекты на железо-воздушной химии с расчётом на многосуточное хранение энергии. На этом фоне хлорид-ионный подход интересен именно сочетанием дешёвого сырья и твердотельной архитектуры.
Масштаб задачи понятен по спросу. Международное энергетическое агентство ожидает быстрый рост сетевых накопителей в этом десятилетии, поскольку без них сложно наращивать долю солнечной и ветровой генерации. Если новая платформа дойдёт до полноценных прототипов ячеек, она будет конкурировать не с литиевыми батареями в смартфонах, а за проекты на уровне подстанций и электростанций, где цена сырья и срок службы важнее рекордной плотности энергии.
