Батареи "из полимера и воздуха" заменят литий-ионные: когда и почему это произойдет

Джоді Луткенхаус, професор Техаського університету A&M (США) розробила метод використання полімеру як анода в полімерно-повітряних батареях. Це допоможе поліпшити їхні електрохімічні характеристики, передає Techxplore.

Полімерно-повітряні батареї коштують дешевше, ніж літій-іонні, і є більш безпечними. Ба більше, їх вирізняє висока іонна провідність і стійкість, проте їхні електрохімічні характеристики обмежені, звідси й виникають проблеми зі стабільністю та кінетикою. Професор Джоді Луткенхаус спробувала розв'язати ці проблеми, 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", — розповіла Луткенхаус.

За її словами, полімер із жорсткою структурою є одночасно провідним і стабільним, забезпечуючи оборотні реакції, необхідні для повторного заряджання і розряджання. Дослідниця вивчила альтернативні полімерні аноди, що мають низку переваг перед металевими анодами, включно з низькою вартістю та високим рівнем стабільності.

Жорстка "сходова" конструкція акумулятора, швидка кінетика і висока електропровідність дозволили полімерно-повітряній витримати 500 циклів заряду/розряду з мінімальною втратою продуктивності. Крім того, вчена розробила механізм перенесення заряду в реальному часі, що компенсує заряд іонів гідроксонію.

Такі проблеми, як утворення дендритів, пасивації та корозії металевих анодів, призводять до зниження циклічної стійкості метало-повітряних батарей. Полімерно-повітряний акумулятор може послужити альтернативою, замінивши метало-повітряні аналоги.

"Полімерно-повітряна батарея має високу ємність зберігання енергії та дуже тривалий термін служби", — наголосила професор Джоді Луткенхаус.

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.

Раніше ми повідомляли про те, як правильно заряджати смартфони, щоб батарея прослужила якомога довше, і що слід зробити, якщо акумулятор телефону швидко і часто розряджається.