Новый дизайн кальций-ионной батареи обеспечивает высокую производительность без лития

Исследователи из Гонконгского университета науки и технологий (HKUST) представили значительный прорыв в технологии кальций-ионных батарей (CIB), разработав новый квазитвёрдотельный электролит на основе окислительно-восстановительных ковалентных органических каркасов. Эта разработка решает давние проблемы, сдерживавшие развитие кальций-ионных батарей (CIB), такие как плохой транспорт ионов и ограниченная стабильность, открывая путь к созданию более безопасных и устойчивых систем хранения энергии для возобновляемых источников и электромобилей.

Кальций-ионные батареи рассматриваются как перспективная альтернатива литий-ионным из-за обилия кальция в природе и схожего электрохимического окна. Однако технические барьеры, связанные с низкой подвижностью ионов кальция и нестабильностью при циклировании, препятствовали их коммерциализации. Команда под руководством профессора Ынсоба Кима создала электролит, в котором ионы Ca²⁺ быстро перемещаются по выровненным карбонильным группам внутри структурированных пор органического каркаса, что подтверждено экспериментами и компьютерным моделированием.

Созданный на основе этой технологии полный аккумуляторный элемент продемонстрировал удельную ёмкость 155.9 мА·ч/г и сохранил более 74.6% своей ёмкости после 1000 циклов зарядки-разрядки. Это исследование знаменует собой важный шаг к созданию высокопроизводительных систем хранения энергии, которые могут удовлетворить растущий спрос в условиях перехода к «зелёному» будущему и снижения зависимости от ограниченных ресурсов лития.