Ученые создали особую воздушную батарею, которая позволит гаджетам работать дольше

Японские исследователи разработали полностью твердотельную перезаряжаемую воздушную батарею (SSAB), используя редокс-активные органические молекулы в качестве отрицательного электрода и протон-проводящий полимер в качестве твердого электролита, сообщает SciTechDaily. Это позволит значительно улучшить характеристики аккумуляторов, сделав срока службы батарей более продолжительным, а значит гаджеты более долговечными.

Сегодня металлы традиционно служат активными материалами для отрицательных электродов в батареях. Однако произошел сдвиг в сторону использования окислительно-восстановительных органических молекул. Однако в таких батареях используются жидкие электролиты, как и в батареях на основе металлов, что создает серьезные проблемы с безопасностью.

Но для своего аккумулятора исследователи выбрали химическое вещество под названием 2,5-дигидрокси 1,4-бензохинон (DHBQ) и его полимер (2,5-дигидрокси 1,4-бензохинон 3,6-метилен) (PDBM) в качестве активных материалов для отрицательного электрода из-за их стабильных и обратимых окислительно-восстановительных реакций в кислых условиях. Кроме того, в качестве твердого электролита они использовали протон-проводящий полимер под названием нафион, тем самым заменив обычные жидкие электролиты.

После сборки прототипа исследователи экспериментально оценили его характеристики заряда-разряда, скоростные характеристики и циклируемость. Они обнаружили, что, в отличие от обычных воздушных батарей, в которых используется металлический отрицательный электрод и органический жидкий электролит, их прототип не разрушается в присутствии воды и кислорода. Кроме того, замена окислительно-восстановительной молекулы DHBQ на ее полимерный аналог PDBM позволила получить лучший отрицательный электрод.

Исследователи также обнаружили, что кулоновская эффективность прототипа составляла 84% при температуре 4°С, которая постепенно снижалась до 66% при температуре 101°С. В то время как разрядная емкость снизилась до 44% после 30 циклов, а за счет увеличения содержания протон-проводящего полимера в отрицательном электроде исследователи смогли значительно улучшить ее до 78%.

В своей опубликованной работе ученые отмечают, что их прототип аккумулятора демонстрирует успешную работу и они надеются, что это проложит путь к дальнейшим достижениям в разработке подобных батарей. Эта технология может продлить срок службы батареи небольших электронных гаджетов, таких, как смартфоны, и в конечном итоге внести вклад в создание общества без выбросов углекислого газа, отмечают исследователи.

Ранее Фокус рассказывал, что создана первая в мире "безопасная" алюминий-ионная батарея. Аккумулятор может выдерживать 800 циклов перезарядки с потерей всего 0,028% за цикл, говорят изобретатели.