Възможно ли е бъдещите алкални батерии да превъзхождат литиево-йонните 6 пъти

Международен екип, ръководен от изследователи на Станфордския университет, разработиха батерии, които могат да акумулират шест пъти по-висок заряд от наличните в търговската мрежа батерии.

Постижението, подробно описано в нова статия, публикувана на 25 август в списанието Nature, може да ускори създаването на високопроизводителна батерия, която зарежда мобилните телефони само веднъж седмично, а не всеки ден.

По-новите така наречени алкални метал-хлорни батерии използват директното химическо преобразуване на натриевите или литиеви хлориди в хлор.

Причината никой все още да не е създал високопроизводителни акумулаторни натриево-хлоридни или литиево-хлоридни батерии е, че хлорът е твърде реактивен и трудно се преобразува обратно в хлорид с висока ефективност. В малкото случаи, когато беше възможно постигането на определена степен на презареждане, проблем създаваха ниските работни характеристики на батерията.

Този път изследователите са се постарали да подобрят изобретението от 1970 г. с конструкция на батерия за еднократна употреба, използваща тионилхлорид. След години на експериментиране с различни материали с положителен електрод (катод), инженерите от Станфорд най-накрая постигнаха пробив в електрохимичния процес.

Необходимият катоден материал е предоставен от сътрудниците на Тайванския национален университет Чунг Ченг. Въглеродният катод се състои от много наносфери, пронизани от малки пори. На практика тези кухи сфери действат като гъба, абсорбираща голямо количество реактивни хлорни молекули, които се съхраняват за по-късно превръщане в сол вътре в микропорите.

„Когато батерията е заредена, молекулата на хлора се улавя и защитава в малките пори на въглеродните наносфери“, обяснява един от авторите на статията. „Когато е необходимо, можем да разреждаме батерията и да преобразуваме хлора в NaCl – готварска сол – и да повтаряме този процес в продължение на много цикли. Вече увеличихме броя на повторенията до 200 и това не е границата. „

Досега изследователите са постигнали енергийна плътност от 1200 милиампер-часа на грам катоден материал, в сравнение с комерсиалната литиево-йонна батерия, която има капацитет по-малък от 200 милиампер-часа на грам.

Разработеният от тях прототип може да бъде подходящ за използване в малка ежедневна електроника, като слухови апарати или дистанционни управления. За други приложения, включително електрически превозни средства, остава да се свърши още много работа по оптимизиране на конструкцията на батерията, увеличаване на енергийната плътност и цикличната устойчивост.