Учені створили особливу повітряну батарею, яка дасть змогу гаджетам працювати довше

Японські дослідники розробили повністю твердотільну повітряну батарею, що перезаряджається (SSAB), використовуючи редокс-активні органічні молекули як негативний електрод і протон-провідний полімер як твердий електроліт, повідомляє SciTechDaily. Це дасть змогу значно поліпшити характеристики акумуляторів, зробивши термін служби батарей тривалішим, а значить гаджети довговічнішими.

Сьогодні метали традиційно слугують активними матеріалами для негативних електродів у батареях. Однак стався зсув у бік використання окислювально-відновних органічних молекул. Однак у таких батареях використовують рідкі електроліти, як і в батареях на основі металів, що створює серйозні проблеми з безпекою.

Але для свого акумулятора дослідники вибрали хімічну речовину під назвою 2,5-дигідроксі 1,4-бензохінон (DHBQ) і його полімер (2,5-дигідроксі 1,4-бензохінон 3,6-метилен) (PDBM) як активні матеріали для негативного електрода через їхні стабільні та оборотні окисно-відновні реакції в кислих умовах. Крім того, як твердий електроліт вони використовували протон-провідний полімер під назвою нафіон, тим самим замінивши звичайні рідкі електроліти.

Після складання прототипу дослідники експериментально оцінили його характеристики заряду-розряду, швидкісні характеристики та циклічність. Вони виявили, що, на відміну від звичайних повітряних батарей, у яких використовується металевий негативний електрод і органічний рідкий електроліт, їхній прототип не руйнується в присутності води та кисню. Крім того, заміна окислювально-відновної молекули DHBQ на її полімерний аналог PDBM дала змогу отримати кращий негативний електрод.

Дослідники також виявили, що кулонівська ефективність прототипу становила 84% за температури 4°C, яка поступово знижувалася до 66% за температури 101°C. У той час як розрядна місткість знизилася до 44% після 30 циклів, а шляхом збільшення вмісту протон-провідного полімеру в негативному електроді дослідники змогли значно поліпшити її до 78%.

У своїй опублікованій роботі вчені зазначають, що їхній прототип акумулятора демонструє успішну роботу і вони сподіваються, що це прокладе шлях до подальших досягнень у розробці подібних батарей. Ця технологія може продовжити термін служби батареї невеликих електронних гаджетів, таких, як смартфони, і в кінцевому підсумку зробити внесок у створення суспільства без викидів вуглекислого газу, зазначають дослідники.

Раніше Фокус розповідав, що створено першу у світі "безпечну" алюміній-іонну батарею. Акумулятор може витримувати 800 циклів перезарядки з втратою всього 0,028% за цикл, кажуть винахідники.