Toshiba har utvecklat en prototyp för en ny typ av uppladdningsbart litiumjonbatteri som använder vatten som den vattenhaltiga elektrolyten. Detta nya batteri har inga brandfarliga organiska lösningsmedel som gör att det kan fungera vid låga temperaturer till och med -30 ° C och uppvisar en låg risk vid långvarig användning, även vid brand. Det ger också hög hållbarhet på 2000 laddnings- och urladdningscykler, vilket gör det möjligt att använda i många applikationer med stor lagring av energilagring.
Den energi som kan erhållas från förnybara energikällor som solen och vinden varierar med tiden på dagen, vädret, säsongen och platsen. Om vi skulle uppnå en stabil strömförsörjning från dessa förnybara energikällor behöver vi storskaliga stationära batterier som kan lagra denna energi när den är tillgänglig och få den under efterfrågan. Dessa storskaliga batterier är normalt litiumjonladdningsbara batterier (LIB) med hög energitäthet; nackdelen med dessa LIB-batterier är dock att de använder brandfarliga organiska lösningsmedel för att uppnå hög energitäthet. Detta är ett stort säkerhetsproblem och därför får dessa storskaliga lagringsbatterier inte användas i applikationer där säkerhet på hög nivå krävs.
De tidigare SCiB-batterierna från Toshiba hade förbättrat säkerhetsprestandan genom att ersätta den vanliga grafitanoden med en obrännbar litiumtitanatoxid (LTO). Nu har företaget ökat säkerheten ytterligare genom att utveckla ett batteri som använder en vattenbaserad elektrolyt. Medan LTO säkrar batteriet mot stötar och vibrationer, garanterar den vattenhaltiga elektrolyten säkerhet vid en brand på installationsplatsen. Detta framsteg förenklar både de säkerhetsåtgärder som krävs under installationen och vidgar omfattningen av platser där system kan installeras. Det är nu möjligt att överväga installation nära bostadsområden och inne i kontorsbyggnader, en faktor som kommer att bidra till en mer utbredd användning av storskaliga lagringsbatterier.
Problemet med vattenbatterier har hittills varit att elektrolys av vattenbaserad elektrolyt med tiden försämrar batteriets och cykelns prestanda. Toshiba har övervunnit detta med en ny batteristruktur som kombinerar en solid elektrolytseparator och en elektrolyt med en hög koncentration av litiumsalt. Detta tillvägagångssätt förhindrar vätejoner (vattenmolekyler) som migrerar från katoden till anoden och undertrycker elektrolysen som visas i huvudbilden. Det har förbättrat prestanda genom att öka antalet laddnings- och urladdningscykler till över 2000, 10 gånger högre än vad som är möjligt med nuvarande teknik, samtidigt som det uppnår en spänning på 2,4 V, hög för ett vattenbatteri.
Det nya batteriet använder en vattenhaltig elektrolyt som inte fryser vid låga temperaturer, vilket ger laddning och urladdning vid en temperatur så låg som -30 ° C. Ett annat plus är att den vattenhaltiga elektrolyten inte bara förbättrar driftsäkerheten utan också förväntas sänka kostnaderna genom att förenkla tillverkningsanläggningarna. Toshiba kommer att vidareutveckla forskning och utveckling av det vattenhaltiga batteriet i syfte att tillhandahålla prover tidigt.