Химики из КНР создали катод с рекордной плотностью энергии для тепловых батарей

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Новость | Наука и космос

Исследовательская группа из Института технологического проектирования Китайской академии наук (IPE CAS) разработала метод подавления «челночного эффекта» в тепловых батареях. Решение, основанное на принципе ионного просеивания, позволило достичь рекордных показателей удельной энергии для этого класса устройств. Результаты работы опубликованы 4 января в научном журнале Advanced Science.

Художественная визуализация механизма «молекулярного сита»: углеродная оболочка блокирует крупные паразитные комплексы, но свободно пропускает ионы лития.
Автор: aistudio.google.com Источник: aistudio.google.com

Тепловые батареи (резервные источники тока, работающие при температурах 350-550 °C) часто используют фториды переходных металлов в качестве катодов из-за их высокого теоретического напряжения и термической стабильности. Однако практическое применение этих материалов ограничено серьезной проблемой: в процессе работы активное вещество растворяется в электролите и мигрирует, создавая так называемый «челночный эффект» (shuttle effect). Это приводит к потере активной массы, падению емкости и быстрому разрушению структуры батареи.

Для решения этой задачи команда под руководством профессоров Ван Сонга (Wang Song) и Чжу Юнпина (Zhu Yongping) предложила новую архитектуру катода. Ученые использовали концепцию селективного удержания ионов, создав вокруг частиц дифторида кобальта (CoF₂) углеродную оболочку на основе ковалентного органического каркаса (COF). Ключевая особенность этой оболочки — наличие однородных каналов субнанометрового размера (0,54 нм).

Иллюстрация селективной передачи ионов по размеру между электролитом и катодом, обеспечиваемой субнанопористым интерфейсом.
Автор: Image by XU Mengfan Источник: english.cas.cn

Термодинамический анализ показал, что причиной миграции активного материала является образование крупных комплексов CoCl₄²⁻ в результате анионного обмена с электролитом. Разработанная оболочка работает как молекулярное сито: она блокирует диффузию массивных комплексов CoCl₄²⁻, но свободно пропускает компактные ионы лития (Li⁺), необходимые для реакции. Структура композита получила название «plum pudding@shell» («сливовый пудинг в оболочке»).

Лабораторные испытания катода CoF₂@CSC700-24 продемонстрировали следующие результаты:

  • Рабочее напряжение: плато разряда превышает 2,5 В (при плотности тока 100 мА/см² и температуре 500 °C).
  • Удельная емкость: 365 мАч/г.
  • Удельная энергия: 882 Вт·ч/кг.

Это самый высокий зарегистрированный показатель удельной энергии среди всех известных на сегодняшний день катодов для высоковольтных тепловых батарей.

По словам профессора Ван Сонга, данное открытие не только объясняет механику подавления челночного эффекта в расплавленных солях, но и создает фундамент для проектирования тепловых батарей следующего поколения с высокой плотностью энергии. Технология также может быть адаптирована для использования металлофторидов в других типах накопителей энергии.

Источник: english.cas.cn

Автор не входит в состав редакции iXBT.com (подробнее »)
Об авторе
О разном интересном.

0 комментариев

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Ошибка на миллион: как удачный ракурс на фото сделал гейзер Флай магнитом для туристов

Одна фотография или видео могут изменить жизнь человека. Да даже одно высказывание в соцсети, и вуаля, человек превращается в локальный или, что еще хуже, глобальный мем. В случае с гейзером Флай...

Открытие сезона 2026 года: обзор караоке акустики SVEN PS-880 мощностью 100 Вт с тетрис подсветкой

В первую очередь эту колонку форм-фактора «кубик» выделяет наличие эффектной подсветки. А также, акустическая система Sven PS-880 может получать сигнал по Bluetooth, с флешек и карт памяти. И про...

Чем запомнился советским дальнобойщикам тягач МАЗ-6422

Не смотря на обилие модификаций седельных тягачей Минского автомобильного завода, у них четко прослеживаются поколения, отличающиеся дизайном и силовыми агрегатами. В конце 80-х годов вышел...

Какая бесплатная карта российского банка работает в Египте в 2026 году

В наши времена санкций и блокировок, то, что российскую карту можно использовать в Египте, кажется почти фантастикой. Я получил бесплатную карту Unionpay Россельхозбанка за день до поездки и уже...

Природа изобрела сложный глаз дважды: почему глаза людей и осьминогов устроены абсолютно по-разному

Позвоночные животные и головоногие моллюски — две совершенно разные ветви жизни. Их эволюционные пути разошлись так давно, что у их последнего общего предка не было даже примитивных...

Салар-де-Уюни в Боливии: почему в самой большой зеркальной поверхности мира нельзя оставаться после заката и ходить без гида

Салар-де-Уюни в Боливии — это одно из самых поразительных природных чудес планеты. Расположенный на высоте около 3650 метров над уровнем моря в высокогорном Альтиплано, этот солончак...