Toshiba разработала прототип нового типа перезаряжаемой литий-ионной батареи, в которой в качестве водного электролита используется вода. Эта новая батарея не содержит легковоспламеняющихся органических растворителей, что позволяет ей работать при низких температурах даже -30 ° C и демонстрировать низкий риск при длительном использовании, даже в случае пожара. Он также обеспечивает высокую долговечность до 2000 циклов зарядки и разрядки, что позволяет использовать его во многих приложениях для накопления энергии большой емкости.
Энергия, которую можно получить из возобновляемых источников энергии, таких как солнце и ветер, колеблется в зависимости от времени дня, погоды, сезона и местоположения. Если бы нам нужно было обеспечить стабильное электроснабжение от этих возобновляемых источников энергии, нам потребовались бы крупномасштабные стационарные батареи, которые могли бы накапливать эту энергию, когда она есть, и обеспечивать ее во время спроса. Эти крупногабаритные батареи обычно представляют собой литий-ионные перезаряжаемые батареи (LIB) с высокой плотностью энергии; однако недостатком этих батарей LIB является то, что они используют горючие органические растворители для достижения высокой плотности энергии. Это серьезная проблема безопасности, и поэтому эти крупномасштабные аккумуляторные батареи не разрешается использовать в приложениях, где требуется высокий уровень безопасности.
Предыдущие батареи SCiB от Toshiba обладали улучшенными характеристиками безопасности за счет замены обычного графитового анода на негорючий оксид титаната лития (LTO). Теперь компания еще больше повысила безопасность, разработав батарею, в которой используется водный электролит. LTO защищает аккумулятор от ударов и вибрации, а водный электролит обеспечивает безопасность в случае пожара на месте установки. Это нововведение упрощает меры безопасности, необходимые во время установки, и расширяет круг мест, где можно установить системы. Теперь можно рассмотреть возможность установки вблизи жилых районов и внутри офисных зданий, что будет способствовать более широкому использованию крупномасштабных аккумуляторных батарей.
Проблема с водными батареями до сих пор заключалась в том, что со временем электролиз водного электролита ухудшает характеристики батареи и цикла. Toshiba преодолела это с помощью новой конструкции батареи, которая сочетает в себе сепаратор твердого электролита и электролит с высокой концентрацией соли лития. Такой подход предотвращает миграцию ионов водорода (молекул воды) с катода на анод, подавляя электролиз, как показано на основном изображении. Он имеет повышенную производительность за счет увеличения количества циклов зарядки и разрядки до более чем 2000, что в 10 раз выше, чем это возможно при использовании современных технологий, а также обеспечивает высокое напряжение 2,4 В для водной батареи.
В новой батарее используется водный электролит, который не замерзает при низких температурах, который обеспечивает зарядку и разрядку при температуре до -30 ° C.Еще один плюс заключается в том, что водный электролит не только повышает безопасность эксплуатации, но и, как ожидается, снижает затраты за счет упрощения производственных мощностей. Toshiba будет и дальше продвигать исследования и разработки водных аккумуляторов, стремясь предоставить образцы в кратчайшие сроки.