Ученые из Токийского университета разработали материал, который может значительно продлить срок службы батарей, а также предоставить им более высокую емкость, передает EurekAlert! со ссылкой на Токийский университет. Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.
Для всех аккумуляторов – не важно, установлены они в смартфонах, в кардиостимуляторах или в автомобилях, – важную роль играют два параметра: срок службы батареи и ее емкость, то есть сколько заряда она может хранить. И уровень этих показателей всегда нужно улучшать. Тем более если в будущем мы хотим полностью пересесть на экологичный электротранспорт.
Как правило, используются два типа аккумулятора: литий-ионный (самый распространенный) или более усовершенствованный натрий-ионный. Оба типа аккумуляторов могут хранить и передавать электронным устройствам большое количество заряда. Но как в литиевых, так и в натриевых батареях повторяющиеся циклы зарядки и использования могут со временем значительно уменьшить емкость накопителя.
По мере того как батареи заряжаются и разряжаются, аккумуляторы изнашиваются: слои металлического материала внутри разлагаются и образуют трещины – так называемые дефекты упаковки, – которые уменьшают способность батарей сохранять и доставлять заряд. Эти дефекты возникают из-за того, что материал удерживается слабой силой, называемой силой Ван-дер-Ваальса, которая легко преодолевается нагрузкой на материалы во время зарядки и использования.
Профессор Токийского университета Ацуо Ямада (Atsuo Yamada) и его коллеги нашли другой материал, благодаря которому батарея может прослужить намного дольше. Им стал оксид кислорода с окислительно-восстановительным слоем (Na2RuO3). Мало того, что аккумулятор из такого материала намного медленнее изнашивается от многочисленных циклов зарядки и разрядки, так еще и его слои могут «самовосстанавливаться». Последнее происходит потому, что материал, который продемонстрировали исследователи, удерживается силой, называемой кулоновским притяжением – а она намного сильнее, чем сила Ван-дер-Ваальса.
«Это означает, что батареи могут иметь гораздо более длительный срок службы и что их можно вывести за пределы уровней, которые в настоящее время наносят им ущерб», – сказал Ямада.