Японские исследователи разработали полностью твердотельную воздушную батарею
Группа исследователей из Университета Яманаси и Университета Васэда в Японии разработала полностью твердотельную воздушную батарею, в которой в качестве электролита используется протонообменная мембрана, а в качестве отрицательного электрода используется органическое вещество с окислительно-восстановительной активностью. Такой аккумулятор можно многократно заряжать и разряжать, он легкий и безопасный, а также может использоваться в согнутом состоянии. Ожидается, что он будет использоваться в портативных электронных устройствах.
Согласно коммюнике, недавно опубликованному совместно Университетом Яманаси и Университетом Васэда, обычные воздушные батареи обычно состоят из кислорода воздуха в качестве активного материала положительного электрода, лития и других металлов в качестве активного материала отрицательного электрода и водного электролита. Воздушные батареи теоретически имеют более высокую плотность энергии, потому что нет необходимости хранить положительно активные материалы внутри батареи. Однако в существующих воздушных батареях в основном используются растворы электролитов, что может вызвать проблемы с безопасностью, такие как утечка электролита. Кроме того, металлы, используемые в качестве анодов, подвержены ухудшению характеристик под действием кислорода и влаги в окружающей среде.
Чтобы решить вышеуказанные проблемы, исследователи двух университетов объединились, чтобы попытаться использовать органическое соединение 2,5-дигидрокси-1,4-бензохинон с окислительно-восстановительной активностью и полимер соединения в качестве активного материала отрицательного электрода. батарея, протонообменная мембрана используется в качестве электролита, газодиффузионный электрод, содержащий платиновый катализатор, используется в качестве положительного электрода, а активным веществом является кислород, чтобы сформировать полностью твердую воздушную батарею.
Путем измерения тока и потенциала исследователи подтвердили реакцию и ее обратимость отрицательного электрода батареи, а также оценили скорость разрядки и производительность цикла зарядки-разрядки батареи. Исследования показали реальную возможность использования органических соединений с окислительно-восстановительной активностью в качестве анода воздушных аккумуляторов. По сравнению с использованием 2,5-дигидрокси-1,4-бензохинона в качестве отрицательного электрода батареи, использование полимера соединения в качестве отрицательного электрода может значительно улучшить разрядную емкость батареи. При скорости разряда 15°С циклы заряда-разряда твердотопливной воздушной батареи с использованием полимера 2,5-дигидрокси-1,4-бензохинона в качестве отрицательного электрода могут достигать 30 раз.
Соответствующие статьи были опубликованы в немецком академическом журнале."Прикладная химия, международное издание".
В бюллетене говорится, что по сравнению с нынешними обычными воздушными батареями этот новый тип полностью твердотельной воздушной батареи более безопасен, а используемые материалы не содержат влаги, а производительность электродов не будет ухудшаться из-за влаги. Ожидается, что в будущем, за счет улучшения свойств материала и повышения долговечности, эта батарея будет использоваться в качестве источника питания для мобильных телефонов и других портативных электронных устройств.