Новый метод предусматривает использование полимера в качестве электрода в полимерно-воздушных батареях. Они оказались дешевле и безопаснее обычных
Фото: freepik.com
Технологию разработала профессор Техасского университета A&M (США) Джоди Луткенхаус. Это поможет усовершенствовать электрохимические характеристики полимерно-воздушных аккумуляторов.
По ее словам, такие батареи стоят меньше, чем стандартные литий-ионные. Также они являются более безопасными.
Обычные аккумуляторы имеют высокую ионную проводимость и устойчивость, однако их характеристики ограничены, отсюда и возникают проблемы со стабильностью и кинетикой. Эту проблему удалось решить, выяснив, как полимеры сохраняют и обмениваются зарядом с электролитом.
«Катод вступает в реакцию с кислородом, замыкая цепь. В своей работе я использовала полимер с жесткой структурой основной цепи в качестве анода», — пояснила Луткенхаус.
Как работает аккумулятор
Полимер с жесткой структурой является одновременно проводящим и стабильным. При этом он обеспечивает обратимые реакции, необходимые для повторной зарядки и разрядки.
Исследовательница изучила альтернативные полимерные аноды, имеющие ряд преимуществ перед металлическими анодами, включая низкую себестоимость и высокий уровень стабильности.
Жесткая «лестничная» конструкция аккумулятора, быстрая кинетика и высокая электропроводность позволили полимерно-воздушному аккумулятору выдержать 500 циклов заряда/разряда с минимальной потерей производительности. Также ученая разработала механизм переноса заряда в реальном времени.
Читайте также: Создан гравитационный аккумулятор, который может заменить обычные: как работает
Принцип работы полимерно-воздушного аккумулятора. Фото: cell.com
Одной из проблем металло-воздушных батарей является то, что коррозии металлических анодов приводят к снижению их циклической устойчивости. И полимерно-воздушная батарея стала хорошей альтернативой. Она имеет высокую емкость хранения энергии и очень длительный срок службы.
Исследовательница отметила, что воздушные батареи перспективны как аккумуляторы высокой энергии, поскольку имеют меньшую массу по сравнению с другими аналогами.
Однако длительная эксплуатация воздушных батарей часто приводит к образованию карбонатных отложений, которые «забивают» аккумулятор, чем сокращают срок ее службы.
«Используя полимер в качестве электрода, мы могли бы изменить электролит, чтобы предотвратить образование карбонатов», — резюмировала Луткенхаус.
Напомним, инженеры попытались промывать и покрывать катоды аккумуляторов специальным раствором, и это может значительно повысить производительность и долговечность батарей в будущем.
Этот процесс удаляет избыток лития с поверхности катода и создает тонкий, равномерный, богатый кобальтом слой, который действует как защитный экран. Этот слой предотвращает непосредственный контакт катода с электролитом, таким образом уменьшая вероятность дальнейшей деградации.
Также исследователи создали метод равномерного теплоотвода в батареях. И благодаря увеличению площади, которая охлаждается, аккумуляторы должны стать более безопасными и эффективными в работе.
Ознакомьтесь с другими популярными материалами:
Создана беспроводная зарядка, которую можно имплантировать в тело
Ученые создали синаптический транзистор, имитирующий человеческий мозг
Ученые разрабатывают технологию телепортации данных с помощью света
По материалам Techxplore
