Учені створили особливу повітряну батарею, яка дасть змогу гаджетам працювати довше
Твердотільна повітряна батарея має як електроліт полімер під назвою нафіон, яким замінили звичайний рідкий електроліт.
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.