Подписаться на новости SCDAILY 

  • Yulia Mi

С новыми аккумуляторами вам потребуется заряжать телефон только два раза в месяц

Пост обновлен 12 мар. 2019 г.


Новости науки и техник / Новости электроники: ученые открыли новый способ производства фтористых аккумуляторов, способных работать в 8 раз дольше, чем современные аккумуляторы.


Кто: Калифорнийский институт Технологий

Где: Калифорния, США

Где опубликовано: журнал Science


Фтористые аккумуляторы могут работать в 8 раз дольше, чем аккумуляторы, используемые в настоящее время.


Представьте, что вам не надо заряжать ваш телефон или ноутбук каждый день, потому что заряда аккумуляторов будет хватать на 2-3 недели. Это мечта ученых, которые изучают возможности создания аккумуляторов, альтернативных современным литий-ионным. Новое исследование химиков из нескольких институтов, включая Калифорнийский институт Технологий и Лабораторию реактивного движения (JPL), исследовательского центра NASA, а также Исследовательский институт Honda и Национальную лабораторию им. Лоуренса Беркли, описывает новый способ производства многократно подзаряжаемых аккумуляторов на основе отрицательно заряженных анионов фторидов металлов.


«Аккумуляторы на основе фторидов металлов имеют очень высокую плотность энергии, что означает, что они могут работать дольше – примерно в 8 раз по сравнению с традиционными аккумуляторами», - говорит Роберт Граббс (Robert Grubbs), профессор химии, лауреат Нобелевской премии по химии 2005 года, - «Но с фторидами чрезвычайно сложно работать, в особенности потому, что это коррозионно-активные и агрессивные вещества».


Назад в будущее


В 1970х годах исследователи уже пытались создать перезаряжаемые фтористые аккумуляторы, используя твердые компоненты, но твердотельные аккумуляторы работали только при высоких температурах, делая невозможным их повседневное использование. В новых работах авторы сообщают о том, что наши способ, как сделать фтористые аккумуляторы, используя жидкие компоненты. Такие аккумуляторы легко могут работать при комнатных температурах.


«Мы еще на закончили наши разработки, но мы создали первые перезаряжаемые фтористые аккумуляторы, которые работают при комнатной температуре», - говорит Саймон Джонс, химик лаборатории JPL, соавтор работ.


Аккумуляторы работают за счет перемещения заряженных атомов – или ионов – между положительным и отрицательным электродами. Этот процесс протекает при комнатных температурах, если используются жидкости. В случае с литий-ионными аккумуляторами, ионы лития перемещаются между электродами в жидком растворе электролита.

«Подзарядка аккумулятора – это как толкнуть мяч вверх на холм и затем позволить ему скатиться обратно, снова и снова», - говорит Томас Миллер (Thomas Miller), профессор химии Калифорнийского института, - «Вы колеблетесь между накоплением энергии и использованием ее».


Особенности и преимущества


В литий-ионных аккумуляторах используются положительно заряженные ионы лития (катионы), а фтористые аккумуляторы, разработанные учеными, используют отрицательно заряженные ионы фторидов металлов (анионы). Это дает свои преимущества, но вместе с тем вызывает ряд определенных трудностей.


«Чтобы аккумулятор работал дольше, вам необходимо перемещать большее количество заряда. Перемещение большого количества катионов металла сложно, тогда как перемещение заряженных анионов относительно просто», - объясняет Джонс, разработчик из лаборатории JPL, - «Трудность заключается в том, чтобы сделать эту схему рабочей при используемых напряжениях. В нашей работе мы продемонстрировали, что анионы на самом деле заслуживают внимания разработчиков аккумуляторов. Мы показали, что фториды металлов могут работать при достаточно высоких напряжениях».


Все дело в электролите


Ключ к работе фторидных аккумуляторов оказался в использовании жидкого электролита, называемого bis(2,2,2-trifluoroethyl)ether или BTFE. Этот раствор помогает ионам фторидов оставаться стабильными, поэтому они могут перемещать электроны туда и обратно внутри аккумулятора.


«Мы открыли новый способ производства аккумуляторов, которые могут долго работать, не требуя подзарядки», - говорит Джонс, - «Пришло время вернуть фториды в аккумуляторы».



>Читайте далее: ученые создали тонкий прозрачный сенсор касания для гибкой электроники













>>ВСЕ НОВОСТИ ЭЛЕКТРОНИКИ<<