В лаборатории Sandia National, расположенной в Соединенных Штатах Америки были созданы уникальные аккумуляторные батареи на безводных жидких электролитах. Такие устройства представляют собой обратимые топливные элементы, основанные на соединениях распространенных металлов, таких как железо и медь с диэтаноламином и 2-этилгексаноатом. Данная разработка способна накапливать ранее недостижимое количество энергии.
Исследования в этом направлении производились под чутким руководством химика Трэвиса Андерсона. На базе ОВОТЭ – окислительно-восстановительных обратимых топливных элементов, команда ученых под его руководством смогла добиться потрясающих результатов, применив новейший подход. Вместо традиционно использующихся систем, основанных на растворах жидких солей металлов, на базе переходных металлов (ванадий, железо, кобальт, медь, марганец, никель) были созданы уникальные новые жидкие безводные смеси.
Сами разработчики называют свое творение MetILs (от английского transition metal based ionic liquid). В общей сложности было протестировано порядка двух сотен разнообразных безводных комбинаций лигандов, катионов и анионов на базе различных соединений. В результате удалось выяснить, что пять из них по своей электрохимической эффективности ощутимо превосходят даже ферроцен, чья электрохимическая обратимость часто принимается за эталонную. Ученые разработали уникальную системы – вместо того, чтобы растворять соли в растворителях, они создали соль, которая сама имеет свойства растворителя. Одной из самых перспективных для использования ОВОТЭ солей является Cu(DEA)6(EHN)2. Все ее компоненты гораздо более доступны, чем литий, используемый в большинстве современных аккумуляторных батарей. Проведенные в дальнейшем эксперименты позволили добиться от этой соли невероятно высоких результатов, которые были даже лучше, чем у ферроцена.
Выработка тока в обычном электролите возможно только в том случае, если реакция идет в одну сторону, в то время как при зарядке, реакция поворачивается в противоположную сторону. В новых составах показатель обратимости реакции в разы превышает лучше результаты, когда-либо достигнутые.
Процесс изготовления электролитов нового типа относительно несложный: соли требуемых металлов, наилучших результатов из которых достигла медь, нагреваются до сравнительно небольших температур в присутствии требуемых комбинаций лигандов, в роли которых чаще всего выступают алифатические амноспириты. Поскольку нагрев требуется незначительный – до комнатных температур, весь процесс широко масштабируем и требует малых энергетических затрат, что делает возможным его быстрое разворачивание в промышленных условиях.
Кроме того, концентрация активных металлов в электролитах нового типа, как правило, значительно более высокая, нежели в традиционных электролитических растворах. Это связано с высокой вязкостью жидких электролитов, из-за которого происходит смешение веществ, влияние которого на эффективность новейших электролитов существенно снижено. Благодаря использованию новейших технологий ученым удалось добиться трехкратного увеличения плотности запасания энергии, по сравнению с лучшими современными аккумуляторными батареями.
Новые батареи могут быть с успехом использованы в промышленных аккумуляторных батареях и в аккумуляторном блоке электрических автомобилей.{odnaknopka}