Експерименталната хлорна батерия държи 6 пъти по-голям заряд от литиево-йонна

Учени от Станфордския университет, експериментиращи с отдавна утвърдената архитектура на батерията за еднократна употреба, са разработили нова версия, която не само се презарежда, но и предлага около шест пъти по-голям капацитет от днешните литиево-йонни решения. Пробивът зависи от стабилизирането на летливите хлорни реакции в устройството. Един ден това може да се окаже основата за високопроизводителни батерии, които захранват смартфоните и се зареждат по веднъж на седмица.

Новата батерия е описана като алкална метал-хлорна батерия. Тя се основава на химията, появила се за първи път през 70-те години, наречена „литиево-тионилхлоридна батерия“. Тези акумулатори са високо ценени заради високата си енергийна плътност, но разчитат на силно реактивен хлор, което ги прави подходящи само за еднократна употреба.

В обикновената акумулаторна батерия електроните пътуват от едната страна до другата по време на разреждането и след това се връщат обратно в първоначалната си форма, когато батерията се зарежда. В този случай обаче натриевият хлорид или литиевият хлорид се превръща в хлор, който е твърде реактивен, за да се превърне обратно в хлорид с голяма ефективност.

Авторите на новото ново проучване може би са измислили решение на проблема. Екипът експериментирал с натриев хлорид и хлор, за да се опита да подобри работата на батерията, но установил, че химикалът в действителност се е стабилизирал. А това позволява на батерията до известна степен да се презарежда. Последващите проучвания накарали екипа да разработи нов електроден материал, изработен от порест въглерод, който действа като гъба, попивайки нестабилните хлорни молекули и съхранявайки ги безопасно, за да се превърне обратно в натрий.

„Молекулата на хлора се улавя и защитава в малките пори на въглеродните наносфери, когато батерията е заредена“, казва Гуанджоу Джу. „След това, когато батерията трябва да се изтощи, можем да разредим батерията и да преобразуваме хлора в NaCl – готварска сол – и да повторим този процес много пъти. В момента можем да караме до 200 пъти и все още има място за подобрения“.

Чрез своите експерименти екипът е демонстрирал и много висока енергийна плътност за прототипната батерия. Учените са постигнали 1200 mAh на грам материал на електрода. А това е около шест пъти повече от заряда, съхраняван от днешната технология на литиево-йонните батерии.

Екипът си представя приложението на батерията в слухови апарати или модули за дистанционно управление или за захранване на устройства, които изискват само рядко презареждане, като спътници или дистанционни сензори, които могат да бъдат допълнени със слънчева енергия. За да се използва подобен акумулатор в смартфони и електрически превозни средства, учените ще трябва да мащабират батерията и да проектират подходяща структура, която да е безопасна и да издържа на голям брой цикли на презареждане.

Изследването бе публикувано в списание Nature.

Коментари

Напиши коментар

E-mail адресът Ви няма да бъде публикуван




*