Новые перезаряжаемые батареи накапливают в шесть раз больше заряда
Исследователи из Стэнфордского университета разработали аккумуляторные батареи, которые могут накапливать в шесть раз больше заряда.
Новая разработка поможет ускорить внедрение перезаряжаемых батарей и приблизить исследователей к созданию высокопроизводительной батареи для телефонов и электромобилей.
Авторы новой работы сделали батарею с хлором из щелочных металлов: она основана на обратном химическом превращении хлорида натрия (Na/Cl2) или хлорида лития (Li/Cl2) в хлор. Электроны перемещаются с одной стороны перезаряжаемой батареи на другую, а при перезарядке возвращаются в исходное состояние.
Причина, по которой никто еще не создал высокопроизводительную перезаряжаемую натриево-хлорную или литий-хлорную батарею, в том, что хлор слишком реакционноспособен и его сложно преобразовать обратно в хлорид с высокой эффективностью. Когда это удавалось сделать, производительность батареи оказывалась низкой.
Исследователи в новой работе не собирались создавать перезаряжаемые натриевые и литий-хлорные батареи, а просто усовершенствовали существующие технологии с использованием тионилхлорида - одного из основных элементов литий-тионилхлоридных аккумуляторов.
Далее они сформировали электрод с использованием углеродного материала, который имеет структуру наносферы, заполненной множеством ультратонких пор. На практике эти полые сферы действуют как губка, впитывая молекулы хлора и сохраняя их для дальнейшего превращения в соль внутри микропор.
Полученная ячейка показала довольно высокую разрядную емкость - 2800 миллиампер-час на грамм катода. После этого авторы неожиданно обнаружили, что батарею можно перезарядить и затем разрядить снова.
Емкость такого цикла оказалась ниже, чем емкость первого разряда - 1200 миллиампер-час на грамм катода при токе 100 миллиампер - однако в дальнейшем емкость больше не снижалась. Батарея пережила 200 циклов заряда и разряда, сохраняя кулоновскую эффективность (отношение заряда, который батарея отдает при разряде, к тому, который необходим для заряда) около 99%.
