Учені створили ємну та надійну водно-полімерну батарею: де таку можна застосовувати

У Китаї вчені розробили повністю полімерний водяний акумулятор, що має високу ємність, гнучкість і довговічність. Стаття про це дослідження опублікована в журналі Nature Communications.

Літій-іонні акумулятори десятиліттями домінують у сфері портативної електроніки, але їхня залежність від дорогих металів, а також наявність легкозаймистих або токсичних органічних електролітів викликає занепокоєння. Натрій-іонні батареї на водній основі вважаються перспективною альтернативою завдяки доступності сировини і безпеці. Їхньому повсюдному застосуванню заважає відсутність підходящих матеріалів для електродів, оскільки ті, що використовуються зараз, не можуть забезпечити хорошу щільність зберігання енергії та стабільну роботу під час декількох циклів зарядки/розрядки.

Батареї, в яких електроди та електроліти повністю виготовлені з полімерів, чудово підходять для переносної електроніки завдяки простоті обробки, внутрішній безпеці та стійкості. У водному середовищі у полімерних електродів виникають проблеми з окислювально-відновним процесом, що знижує продуктивність.

Тепер же вчені повідомили про створення полімерно-водного електроліту, що підвищує стабільність цього процесу шляхом модуляції шарів сольватації і формування твердоелектролітної інтерфази. Матеріалом для електрода обрали поліанілін, який може служити як анодом, так і катодом.

Отриманий повністю полімерний водний натрій-іонний акумулятор з поліаніліном як симетричними електродами показав високу ємність 139 мАг/г, щільність енергії 153 Втч/кг і збереження понад 92% після 4800 циклів. Спектроскопічні характеристики прояснили структуру гідратації, твердоелектролітну інтерфазу і механізм подвійного іонного легування.

"Великомасштабні повністю полімерні гнучкі батареї виготовляють із чудовою гнучкістю та придатністю до вторинної переробки, що передвіщає парадигматичний підхід до стійкого, переносного зберігання енергії", — заявили вчені у своїй статті.

Раніше писали, що новий матеріал для калій-іонний батарей дасть змогу замінити літій-іонні. Під час тестів акумулятор з електродом із селеніду хрому продемонстрував ємність 125 мАг/г.

Нещодавнє дослідження показало, що квантові батареї можуть віддавати гаджетам більше енергії, ніж можуть вмістити. Для цього вони обидва мають перебувати в особливому квантовому стані.