Большинство современных устройств оснащены литий-ионными батареями. Их разработка является технологическим чудом. Но, как и все в мире, батареи имеют как положительные, так и отрицательные качества. Самым большим минусом является необходимость практической ежедневной зарядки. Теперь представьте себе аккумулятор, который нужно будет заряжать только раз в неделю. Конечно, самые обычные звонилки потребляют очень мало энергии, их можно заряжать довольно редко. Но сейчас идет речь о современных гаджетах с большим экраном, которым для работы требуется больше ресурсов.
Фторидные аккумуляторы
Благодаря исследованиям, мечта о хорошей батарее стала реальной. Ученые сфокусировались на фториде, который может вмещать намного больше заряда. Таким образом, им удалось создать первую перезаряжаемую жидкую батарею, которая работает при комнатной температуре. Об этом прорыве сообщается в журнале «Наука».
В предыдущих исследованиях использовать фторид не получилось по нескольким причинам. В 1970-х годах были разработаны твердотельные фторидные батареи, но они требуют настолько высоких температур, что их нельзя использовать в повседневных устройствах. Тем не менее ученые не остановились на достигнутом и продолжили работать в этой сфере.
«Фторидные аккумуляторы имеют более высокую плотность энергии, что означает, что они могут работать намного дольше. До восьми раз больше, чем батареи, используемые сегодня, – рассказал соавтор исследования профессор Калифорнийского технологического института Роберт Граббс, который является лауреатом Нобелевской премии по химии 2005 года. – Но работать с фторидом достаточно сложно. В частности потому, что он обладает коррозийными свойствами».
Разработка
Принцип работы аккумулятора основан на перемещении определенного количества заряженных атомов в определенном направлении, накапливая энергию и затем высвобождая ее, когда эти заряды перемещаются между электродами в жидком растворе, известном как электролит. Ионы лития положительны и называются катионами, ионы фтора отрицательны и являются анионами.
Ведущий автор исследования, Виктория Дэвис, учащаяся в университете Северной Каролины, смогла найти хороший растворитель для фтора. Этот электролит известен как BTFE. С его помощью успешно удалось сохранить ионы фтора стабильными, что привело к успешному прототипу.
Исследования
«Для аккумуляторов с более длительным временем работы без подзарядки необходимо большее количество зарядов, – сказал соавтор Саймон Джонс из лаборатории реактивного движения. – Перемещение нескольких заряженных катионов металлов затруднено, но аналогичный результат может быть достигнут путем перемещения нескольких однозарядных анионов, которые перемещаются сравнительно легко. В новом исследовании мы демонстрируем что анионы действительно заслуживают внимания в области разработки аккумуляторов, так как мы показываем, что фторид может работать при достаточно высоком напряжении».
Команда также использовала моделирование, чтобы наглядно улучшить как производительность, так и стабильность электролита. Еще конечно рано, но, возможно, скоро фторидные аккумуляторы будут применяться повсеместно.
published on according to the materials
Комментарии (0)