L'équipe de recherche du Département de génie électrique et électronique de l'information, L'université de technologie de Toyohashi a rapporté que l'ajout d'eau dans un électrolyte améliore la fonction de l'oxyde de vanadium, un matériau d'électrode positive dans les batteries calcium-ion. Bien que l'eau dans les électrolytes soit connue pour produire de nombreux effets négatifs, il a maintenant été trouvé qu'il induisait un phénomène qui accélère la réaction classiquement lente des batteries calcium-ion. Les résultats indiquent que ce phénomène est causé par des changements dans la structure de l'électrolyte. Les chercheurs pensent que cette découverte profitera grandement au développement d'électrolytes pour la mise en œuvre des batteries calcium-ion à l'avenir.

Les batteries secondaires sont des ressources précieuses qui soutiennent diverses industries. Aujourd'hui, des batteries secondaires sont nécessaires pour l'énergie réutilisable et les véhicules électriques. Les batteries secondaires lithium-ion sont déjà largement utilisées comme batteries secondaires puissantes. Cependant, dans les années récentes, la sécurité des batteries secondaires a été remise en cause, avec d'innombrables rapports citant la combustion. Le besoin de batteries secondaires devrait augmenter de façon exponentielle avec la montée en puissance des véhicules électriques. Cela signifie une demande plus élevée de lithium, et à son tour, problèmes tels que la hausse des prix et l'épuisement potentiel des ressources.

Les batteries calcium-ion sont un type de batterie secondaire de nouvelle génération qui n'utilise pas de lithium et peut atteindre une tension de batterie qui rivalise avec celle des batteries lithium-ion. Par rapport aux batteries lithium-ion, les batteries calcium-ion sont plus sûres, moins cher à produire et leurs ressources sont beaucoup plus abondantes. Cependant, Les batteries calcium-ion sont toujours sujettes à un certain nombre de problèmes. L'un de ces problèmes est qu'elles fonctionnent à une vitesse bien inférieure à celle des batteries lithium-ion.

Dans cette étude, L'université de Toyohashi a indiqué que la vitesse de fonctionnement lente des batteries calcium-ion pourrait être améliorée en ajoutant de l'eau dans l'électrolyte. Les graphiques des résultats des tests montrent que la surtension qui se produit pendant la charge/décharge diminue considérablement à mesure que la quantité d'eau ajoutée augmente, et cette réaction se déroule sans aucun problème. Les chercheurs ont prouvé que ce phénomène est causé par le fait que la structure de l'électrolyte est fortement modifiée par l'ajout d'eau.

Yoshiaki Murata, doctorat étudiant et premier auteur de l'étude, dit, "L'électrolyte est constitué d'ions positifs (ions calcium), ions négatifs et molécules de solvant, et l'état autour de l'ion calcium change considérablement lorsque de l'eau est ajoutée. Ce que cela signifie, c'est que, afin d'améliorer les performances d'une batterie calcium-ion, de préférence, aucun ion négatif n'est attaché à l'ion calcium dans l'électrolyte et une molécule de solvant qui se sépare facilement est attachée à l'ion calcium. Alors que nous devons encore découvrir un électrolyte avec ces caractéristiques qui n'inclut pas d'eau afin de réaliser des batteries calcium-ion, la découverte de ce phénomène contribuera sûrement au développement futur des électrolytes."

Le résultat de la présente étude était en fait un résultat secondaire obtenu lors de l'étude de nouveaux électrolytes. Les électrolytes doivent être suffisamment déshydratés lorsqu'ils se développent, mais ce processus de déshydratation est difficile. La présente étude a été menée en raison des caractéristiques d'une batterie s'améliorant tout en testant un électrolyte insuffisamment déshydraté. Bien qu'il existe des rapports sur un phénomène dans lequel les performances d'une batterie magnésium-ion s'améliorent en raison de l'ajout d'eau, le mécanisme derrière cela n'était pas clairement connu. Il était surprenant que le même phénomène puisse être observé dans les batteries calcium-ion, et nous pensons qu'élucider le mécanisme derrière ce comportement s'avérerait utile pour le développement futur des électrolytes.

Notre équipe de recherche cherche à développer et à évaluer de nouveaux électrolytes basés sur cette structure d'électrolyte nouvellement découverte qui améliore les performances des batteries calcium-ion. Plus loin, nous n'avons pas été les seuls à l'étudier; il y a eu une augmentation rapide du nombre d'études sur les batteries calcium-ion ces dernières années. Finalement, nous aimerions développer une batterie calcium-ion capable de rivaliser ou de dépasser les batteries lithium-ion.