Международной команде исследователей из Швейцарии, Канады и США удалось увеличить подвижность ионов хлора в твёрдом материале до 10 000 раз. Это открывает путь к созданию твердотельных хлорид-ионных аккумуляторов, которые потенциально можно производить из сырья, получаемого прямо из морской воды.
Сегодня рынок аккумуляторов практически полностью опирается на литий-ионные технологии. Однако у лития есть очевидные ограничения — ограниченная сырьевая база, рост стоимости и зависимость от отдельных регионов добычи. На этом фоне хлорид-ионные системы рассматриваются как возможная альтернатива, особенно для крупных стационарных накопителей энергии, например, для солнечных и ветровых электростанций. Главная проблема таких систем заключалась в том, что ионы хлора слишком медленно перемещаются через твёрдые материалы, что резко снижало эффективность батарей.
Решение нашли через изменение структуры электролита на основе оксихлорида лантана. Учёные применили легирование — добавление небольших количеств других элементов в кристаллическую решётку. Наилучший результат показал кальций: он увеличил ионную проводимость хлора до 10 000 раз. При этом структура материала стала более «гибкой» на атомном уровне, а внутри кристаллической решётки сформировались более свободные каналы для движения ионов.
Чтобы понять механизм происходящего, исследователи использовали синхротронное излучение на установке Canadian Light Source в Канаде. Это позволило наблюдать изменения в структуре материала практически на атомном уровне и подтвердить природу эффекта.
Авторы подчёркивают, что речь пока идёт не о готовой батарее, а о новой платформе твёрдого электролита. По словам профессора ETH Zurich Сарбаджита Банерджи, цель работы — не заменить литий-ионные технологии, а дополнить их альтернативными решениями для будущей энергетики, где потребуется колоссальный объём систем накопления энергии.
