Китайские ученые сообщили о крупном прорыве в области аккумуляторных технологий. Команда исследователей из Цзилиньского университета, Даляньского института химической физики Китайской академии наук и Шанхайского института перспективных исследований представила первый рабочий прототип батареи на гидрид-ионах. Описание работы опубликовано в журнале Nature.
В отличие от привычных литий-ионных систем, где используются положительно заряженные ионы лития, в новой разработке носителями заряда стали отрицательно заряженные ионы водорода. Их поведение в электролите гораздо более энергичное и нестабильное, что ранее препятствовало практическому применению. Однако китайские ученые смогли добиться устойчивой работы прототипа при комнатной температуре, чего прежде не удавалось.
Основой новой батареи стал композитный электролит на базе гидрида церия CeH₃, покрытого оболочкой из гидрида бария BaH₂. Этот материал впервые синтезирован в лаборатории и ранее не описывался в научной литературе. Он сочетает высокую проводимость гидрид-ионов при низких температурах с хорошей термической и электрохимической стабильностью. Катод выполнен из натриево-алюминиевого гидрида NaAlH₄, а анод — из цериево-гидридного материала, что позволило избежать нежелательных химических реакций.
По данным исследователей, начальная удельная емкость батареи составила 984 мА•ч/г с потенциалом роста до 1200 мА•ч/г. Для сравнения, у распространенных литий-ионных аккумуляторов этот показатель не превышает 150–300 мА•ч/г. После двадцати циклов зарядки и разрядки емкость стабилизировалась на уровне 402 мА•ч/г, а многослойная конструкция позволила получить напряжение 1,9 В, чего хватило, чтобы зажечь светодиод.
Авторы отмечают, что в перспективе гидрид-ионные батареи могут стать безопасной альтернативой литиевым, поскольку они не подвержены образованию дендритов — металлических наростов, способных вызвать короткое замыкание. Более того, запасы церия в земной коре значительно превышают запасы меди и свинца, что делает технологию экономически привлекательной при условии снижения стоимости его добычи.
Хотя масштабирование и увеличение долговечности пока остаются вызовами, китайские исследователи уверены: новые аккумуляторы способны изменить рынок портативной электроники, электромобилей и систем хранения возобновляемой энергии, открывая путь к более устойчивому энергетическому будущему.