Міжнародна група під керівництвом дослідників зі Стенфордського університету розробила акумулятори, які можуть зберігати в шість разів більше заряду, ніж комерційно доступні батареї.
Це досягнення, детально описане в новій статті, опублікованій 25 серпня в журналі Nature, може прискорити створення високопродуктивної батареї, що дозволяє заряджати мобільні телефони тільки раз в тиждень, а не щодня, як зараз. У майбутньому розробка може використовуватися і у електромобілях.
Новий лужний акумулятор
Нові, так звані лужні метал-хлорні батареї використовують пряме хімічне перетворення в хлор хлоридів натрію або літію.
Причина, по якій ніхто досі не створив високопродуктивні акумуляторні натрій-хлорні або літій-хлорні батареї, полягає в тому, що хлор дуже реактивний і його складно перетворювати назад в хлорид з високою ефективністю. У тих небагатьох випадках, коли вдавалося досягти певного ступеня перезарядності, платою за це були низькі робочі характеристики батареї.
На цей раз дослідники поставили собі за мету удосконалити винайдену в 1970-х роках конструкцію одноразової батареї, що використовує тіонілхлорид. Після кількох років експериментів з різними матеріалами позитивного електрода (катода) батареї інженерам Стенфорда нарешті вдалося домогтися прориву в забезпеченні оборотності електрохімічного процесу.
Потрібний катодний матеріал був наданий співробітниками Тайванської національного університету Чунг Ченг. Вуглецевий катод складався з безлічі наносфер, пронизаних найдрібнішими порами. На практиці ці порожнисті сфери діють як губка, вбираючи неабияку кількість реактивних молекул хлору і зберігаючи їх для подальшого перетворення в сіль всередині мікропор.
«Під час зарядки батареї, молекула хлору вловлюється і захищається в крихітних порах вуглецевих наносфер, – пояснив один з авторів статті. – Коли потрібно ми можемо розрядити акумулятор і перетворити хлор в NaCl – кухонну сіль – і повторити цей процес протягом багатьох циклів. В даний час ми довели кількість повторень до 200 разів, і це ще не межа ».
На даний момент дослідники досягли щільності енергії в 1200 міліампер-годин на грам катодного матеріалу, для порівняння ємність комерційних літій-іонних акумуляторів не перевищує 200 міліампер-годин на грам.
Розроблений ними прототип може підійти для використання в невеликій повсякденній електроніці, такій як слухові апарати або пульти дистанційного керування. Для інших додатків, включаючи електромобілі, належить ще багато роботи з оптимізації конструкції батареї, збільшення щільності енергії та циклічної стійкості.
Підписуйтесь на автомобільні новини АвтоМотоКлуб в Google News
