Японські вчені розробили довготривалі акумулятори

Вчені з Токійського університету розробили матеріал, який може значно продовжити термін служби батарей, а також надати їм більш високу ємність, передає EurekAlert з посиланням на Токійський університет. Результати опубліковані в журналі Nature Communications.

Для всіх акумуляторів — не важливо, встановлені вони в смартфонах, в кардіостимуляторах або в автомобілях, — важливу роль відіграють два параметри: термін служби батареї і її ємність, тобто скільки заряду вона може зберігати. І рівень цих показників завжди потрібно покращувати. Тим більше якщо в майбутньому ми хочемо повністю пересісти на екологічний електротранспорт.

Як правило, використовуються два типи акумулятора: літій-іонний (найпоширеніший) або більш вдосконалений натрій-іонний. Обидва типи акумуляторів можуть зберігати і передавати електронним пристроям велика кількість заряду. Але як в літієвих, так і в натрієвих батареях повторювані цикли зарядки і використання можуть з часом значно зменшити ємність накопичувача.

У міру того як батареї заряджаються і розряджаються, акумулятори зношуються: шари металевого матеріалу всередині розкладаються і утворюють тріщини — так звані дефекти упаковки, — які зменшують здатність батарей зберігати і доставляти заряд. Ці дефекти виникають через те, що матеріал утримується слабкою силою, званої силою Ван-дер-Ваальса, яка легко долається навантаженням на матеріали під час зарядки і використання.

Професор Токійського університету Ацуо Ямада (Atsuo Yamada) і його колеги знайшли інший матеріал, завдяки якому батарея може прослужити набагато довше. Ним став оксид кисню з окислювально-відновним шаром (Na2RuO3). Мало того, що акумулятор з такого матеріалу набагато повільніше зношується від численних циклів зарядки і розрядки, так ще і його шари можуть «самовідновлюватися». Останнє відбувається тому, що матеріал, який продемонстрували дослідники, утримується силою, званої кулоновским тяжінням — а вона набагато сильніше, ніж сила Ван-дер-Ваальса.

«Це означає, що батареї можуть мати набагато більш тривалий термін служби і що їх можна вивести за межі рівнів, які в даний час завдають їм шкоди», — сказав Ямада.