Кроме того, кислородно-ионные аккумуляторы могут быть изготовлены без редких элементов и из негорючих материалов. Заявка на патент на новую идею батареи уже подана совместно с партнерами по сотрудничеству из Испании. Кислородно-ионный аккумулятор мог бы стать отличным решением для крупных систем хранения энергии, например, для хранения электрической энергии из возобновляемых источников.

Керамические материалы как новое решение

"У нас уже довольно давно есть большой опыт работы с керамическими материалами, которые могут быть использованы для топливных элементов", - говорит Александр Шмид из Института химических технологий и аналитики Венского технического университета. "Это натолкнуло нас на идею исследовать, могут ли такие материалы также подходить для изготовления батареи".

Керамические материалы, которые изучала команда TU Wien, могут поглощать и высвобождать дважды отрицательно заряженные ионы кислорода. При подаче электрического напряжения ионы кислорода мигрируют из одного керамического материала в другой, после чего их можно заставить мигрировать обратно, генерируя таким образом электрический ток.

"Основной принцип на самом деле очень похож на литий-ионную батарею", - говорит профессор. Юрген Флейг. "Но наши материалы обладают некоторыми важными преимуществами". Керамика не воспламеняется, поэтому несчастные случаи с пожарами, которые время от времени происходят с литий-ионными батареями, практически исключены. Кроме того, нет необходимости в редких элементах, которые являются дорогостоящими или могут быть извлечены только экологически вредным способом.

"В этом отношении использование керамических материалов является большим преимуществом, потому что их можно очень хорошо адаптировать", - говорит Тобиас Хубер. "Вы можете относительно легко заменить некоторые элементы, которые трудно получить, другими". В прототипе батареи по-прежнему используется лантан - элемент, который не совсем редок, но и не совсем распространен. Но даже лантан должен быть заменен чем-то более дешевым, и исследования в этом направлении уже ведутся. Кобальт или никель, которые используются во многих батареях, вообще не используются.

Высокая продолжительность жизни

Но, возможно, самым важным преимуществом новой аккумуляторной технологии является ее потенциальный срок службы: "Во многих батареях возникает проблема, заключающаяся в том, что в какой-то момент носители заряда больше не могут перемещаться", - говорит Александр Шмид. "Тогда их больше нельзя будет использовать для выработки электроэнергии, емкость аккумулятора уменьшается. После многих циклов зарядки это может стать серьезной проблемой."

Однако кислородно-ионный аккумулятор можно регенерировать без каких-либо проблем: если кислород теряется из-за побочных реакций, то потери можно просто компенсировать кислородом из окружающего воздуха.

Новая концепция батареи не предназначена для смартфонов или электромобилей, поскольку кислородно-ионный аккумулятор обеспечивает лишь около трети плотности энергии, к которой привыкли литий-ионные аккумуляторы, и работает при температуре от 200 до 400 °C. Однако эта технология чрезвычайно интересна для хранения энергии.

"Если вам нужен большой накопитель энергии, например, для временного хранения солнечной или ветровой энергии, кислородно-ионный аккумулятор может стать отличным решением", - говорит Александр Шмид. "Если вы строите целое здание, полное модулей накопления энергии, более низкая плотность энергии и повышенная рабочая температура не играют решающей роли. Но сильные стороны нашей батареи были бы там особенно важны: длительный срок службы, возможность производства больших количеств этих материалов без использования редких элементов и тот факт, что эти батареи не представляют опасности возгорания".