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%.