Новий метод передбачає використання полімеру як електрода у полімерно-повітряних батареях. Вони виявились дешевшими та безпечнішими за звичайні
Фото: freepik.com
Технологію розробила професорка Техаського університету A&M (США) Джоді Луткенхаус. Це допоможе вдосконалити електрохімічні характеристики полімерно-повітряних акумуляторів.
За її словами, такі батареї коштують менше, ніж стандартні літій-іонні. Також вони є більш безпечними.
Звичайні акумулятори мають високу іонну провідність та стійність, однак їхні характеристики обмежені, звідси й виникають проблеми зі стабільністю та кінетикою. Цю проблему вдалось вирішити, з’ясувавши, як полімери зберігають і обмінюються зарядом з електролітом.
«Катод вступає в реакцію з киснем, замикаючи ланцюг. У своїй роботі я використовувала полімер із жорсткою структурою основного ланцюга як анод», — пояснила Луткенхаус.
Як працює акумулятор
Полімер із жорсткою структурою є одночасно провідним і стабільним. При цьому він забезпечує оборотні реакції, необхідні для повторного заряджання і розряджання.
Дослідниця вивчила альтернативні полімерні аноди, що мають низку переваг перед металевими анодами, включно з низькою собівартістю та високим рівнем стабільності.
Жорстка «сходова» конструкція акумулятора, швидка кінетика та висока електропровідність дозволили полімерно-повітряному акумулятору витримати 500 циклів заряду/розряду з мінімальною втратою продуктивності. Також вчена розробила механізм перенесення заряду в реальному часі.
Читайте також: Створено гравітаційний акумулятор, який може замінити звичайні: як працює
Принцип роботи полімерно-повітряного акумулятора. Фото: cell.com
Однією з проблем метало-повітряних батарей є те, що корозії металевих анодів призводять до зниження їхньої циклічної стійкості. І полімерно-повітряна батарея стала гарною альтернативою. Вона має високу місткість зберігання енергії та дуже тривалий термін служби.
Дослідниця зазначила, що повітряні батареї перспективні як акумулятори високої енергії, оскільки мають меншу масу, порівняно з іншими аналогами.
Однак тривала експлуатація повітряних батарей часто призводить до утворення карбонатних відкладень, які «забивають» акумулятор, чим скорочують термін її служби.
«Використовуючи полімер як електрод, ми могли б змінити електроліт, щоб запобігти утворенню карбонатів», — резюмувала Луткенхаус.
Нагадаємо, інженери спробували промивати та покривати катоди акумуляторів спеціальним розчином, і це може значно підвищити продуктивність та довговічність батарей у майбутньому.
Цей процес видаляє надлишок літію з поверхні катода і створює тонкий, рівномірний, багатий на кобальт шар, який діє як захисний екран. Цей шар запобігає безпосередньому контакту катода з електролітом, таким чином зменшуючи ймовірність подальшої деградації.
Також дослідники створили метод рівномірного тепловідведення в батареях. І завдяки збільшенню площі, яка охолоджується, акумулятори повинні стати більш безпечними та ефективними в роботі.
Ознайомтесь з іншими популярними матеріалами:
Створено бездротову зарядку, яку можна імплантувати в тіло
Вчені створили синаптичний транзистор, який імітує людський мозок
Вчені розробляють технологію телепортації даних за допомогою світла
За матеріалами Techxplore
Telegram
Viber