Бифункциональный электролит повышает емкость батарей

Источник: phys.org

Исследователи из Национальной лаборатории Окриджа (США) разработали новый электролит, который позволяет батареям работать дольше, чем ранее считалось возможным. Команда под руководством г-на Ченгду Ляна опровергла аксиому о том, что батарея состоит из трех элементов (анод, катод и электролит) и каждый из них выполняет только одну функцию. Новый твердый электролит играет двойную роль — он работает не только как ионный проводник, но и как дополнение катода. Это обеспечивает прибавку к емкости батареи и продлевает срок службы устройства. Ученые продемонстрировали свою концепцию на литий-фторидуглеродных батареях (Li-CFx), которые считаются одними из лучших батарей одноразового использования из-за высокой плотности энергии, стабильности работы и длительного срока хранения. Когда исследователи снабдили батарею твердым электролитом из тиофосфата лития (Li₃PS₄, LPS), устройство продемонстрировало повышение емкости на 26% по сравнению с теоретическим максимумом для обычных батарей Li-CFx.

Как объясняет г-н Лян, такое повышение вызвано кооперативным взаимодействием между электролитом и катодом. Когда аккумулятор разряжается, катод генерирует фторид лития, который катализирует электрохимическую активность электролита. Таким образом, электролит преобразуется из условно инертного компонента системы в активный. Повышение емкости батарей может обеспечить дополнительные годы или даже десятилетия работы, в зависимости от дизайна устройства и интенсивности его использования. Долгоживущие одноразовые батареи пользуются спросом для медицинских устройств, систем дистанционного управления и различных датчиков. Словом, они применяются везде, где замена или подзарядка аккумулятора не представляется возможной или является нежелательной. К примеру, если у пациента установлен кардиостимулятор, ему приходится ложиться на операцию каждые 10 лет, для замены батареи. С новой технологией срок службы батареи может длиться от 30 до 50 лет.