El equipo de investigación del Departamento de Ingeniería de la Información Eléctrica y Electrónica, La Universidad de Tecnología de Toyohashi ha informado que agregar agua a un electrolito mejora la función del óxido de vanadio, un material de electrodo positivo en baterías de iones de calcio. Aunque se sabe que el agua en los electrolitos produce muchos efectos negativos, ahora se ha descubierto que induce un fenómeno que acelera la reacción convencionalmente lenta de las baterías de iones de calcio. Los resultados indican que este fenómeno es causado por cambios en la estructura del electrolito. Los investigadores creen que este descubrimiento beneficiará enormemente el desarrollo de electrolitos para implementar baterías de iones de calcio en el futuro.

Las baterías secundarias son recursos valiosos que respaldan diversas industrias. Hoy dia, Se requieren baterías secundarias para energía reutilizable y vehículos eléctricos. Las baterías secundarias de iones de litio ya se utilizan ampliamente como potentes baterías secundarias. Sin embargo, en años recientes, se ha cuestionado la seguridad de las baterías secundarias, con innumerables informes que citan la combustión. Se espera que la necesidad de baterías secundarias aumente exponencialmente junto con el aumento de vehículos eléctricos. Esto significa una mayor demanda de litio, y a la vez, problemas tales como precios más altos y posible agotamiento de los recursos.

Las baterías de iones de calcio son un tipo de batería secundaria de próxima generación que no usa litio y puede alcanzar un voltaje de batería que rivaliza con el de las baterías de iones de litio. En comparación con las baterías de iones de litio, las baterías de iones de calcio son más seguras, más barato de producir y sus recursos son mucho más abundantes. Sin embargo, Las baterías de iones de calcio todavía están sujetas a una serie de problemas. Uno de esos problemas es que funcionan a una velocidad mucho menor que la de las baterías de iones de litio.

En este estudio, La Universidad de Toyohashi informó que la lenta velocidad de funcionamiento de las baterías de iones de calcio podría mejorarse agregando agua al electrolito. Los gráficos de los resultados de la prueba muestran que la sobretensión que se produce durante la carga / descarga disminuye considerablemente a medida que aumenta la cantidad de agua añadida. y esa reacción procede sin problemas. Los investigadores demostraron que este fenómeno se debe al hecho de que la estructura del electrolito cambia en gran medida por la adición de agua.

Yoshiaki Murata, Doctor. estudiante y primer autor del estudio, dice, "El electrolito está formado por iones positivos (iones de calcio), iones negativos y moléculas de disolvente, y el estado alrededor del ion calcio cambia mucho cuando se agrega agua. Lo que eso significa es que para mejorar el rendimiento de una batería de iones de calcio, preferiblemente no se une ningún ión negativo al ión calcio en el electrolito y se une al ión calcio una molécula de disolvente que se separa fácilmente. Si bien aún necesitamos descubrir un electrolito con estas características que no incluya agua para lograr baterías de iones de calcio, el descubrimiento de este fenómeno seguramente ayudará con el desarrollo futuro de electrolitos ".

El resultado del presente estudio fue en realidad un resultado secundario obtenido al estudiar nuevos electrolitos. Los electrolitos deben estar lo suficientemente deshidratados cuando se desarrollan, pero este proceso de deshidratación es difícil. El presente estudio se realizó debido a la mejora de las características de una batería al probar un electrolito insuficientemente deshidratado. Aunque hay informes sobre un fenómeno en el que el rendimiento de una batería de iones de magnesio mejora debido a la adición de agua, el mecanismo detrás de esto no se conocía claramente. Fue sorprendente que se pudiera ver el mismo fenómeno en las baterías de iones de calcio, y creemos que dilucidar el mecanismo detrás de este comportamiento resultaría útil para el desarrollo futuro de electrolitos.

Nuestro equipo de investigación busca desarrollar y evaluar nuevos electrolitos basados ​​en esta estructura de electrolitos recién descubierta que mejora el rendimiento de las baterías de iones de calcio. Más lejos, no hemos sido los únicos en estudiar esto; Ha habido un rápido aumento en el número de estudios sobre baterías de iones de calcio en los últimos años. Por último, Nos gustaría desarrollar una batería de iones de calcio que tenga la capacidad de competir o superar a las baterías de iones de litio.