Исследователи из Стэнфордского университета разработали новый тип перезаряжаемой батареи, которая, по их словам, может хранить в шесть раз больше энергии, чем, нынешние коммерчески доступные батареи.

Новая высокопроизводительная перезаряжаемая батарея позволит заряжать сотовые телефоны только раз в неделю, а не ежедневно. Кроме того, новый химический состав аккумуляторов может быть использован для того, чтобы электромобили могли путешествовать в шесть раз дальше без подзарядки.

В основе новой хлорно-щелочной батареи лежит обратное химическое преобразование хлорида натрия (Na / Cl2) или хлорида лития (Li / Cl2) в хлор. Электроны перемещаются от одной стороны перезаряжаемой батареи к другой, когда батарея разряжается, и движутся в противоположном направлении, когда батарея заряжается.

Причина, по которой никто еще не создал высокопроизводительные перезаряжаемые натриево-хлоридные или литий-хлорные батареи, заключается в том, что хлор слишком реактивен и его трудно преобразовать обратно в хлорид с высокой эффективностью. В тех немногих случаях, когда исследователям удавалось достичь определенной степени перезаряжаемости, производительность батареи оказывалась слишком низкой для практического использования.

Команда не преследовала цель создания перезаряжаемых натриевых и литий-хлорных батарей. Скорее цель состояла в том, чтобы улучшить существующие технологии аккумуляторов с использованием тионилхлорида, который является одним из основных ингредиентов литий-тионилхлоридных аккумуляторов - популярного типа одноразовых аккумуляторов, впервые изобретенных в 1970-х годах.

В одном из своих ранних экспериментов с хлором и хлоридом натрия исследователи обнаружили, что преобразование одного химического вещества в другое стабилизировалось, что привело к перезарядке. Команде потребовалось около года, чтобы по-настоящему понять, что происходит, и еще несколько лет, чтобы окончательно выяснить механизм этой обратимой химии и найти способы сделать ее более эффективной, экспериментируя с множеством различных материалов для положительного электрода батареи.

В конце концов, команда обнаружила, что углеродный материал имеет структуру наносферы, заполненную множеством сверхмалых пор. На практике эти полые сферы работают как губка, поглощая большое количество чувствительных молекул хлора и сохраняя их для последующего преобразования в соль внутри микропор.

На данный момент команда достигла 1200 миллиампер-часов на грамм материала положительного электрода, что не менее чем в шесть раз превышает 200 миллиампер-часов, достигаемых современными литий-ионными батареями.

Исследователи предполагают, что их батареи будут использоваться в будущем в ситуациях, когда частая подзарядка нецелесообразна или нежелательна, например, в спутниках или удаленных датчиках, многие небольшие спутники превратились в космический мусор из-за разряженных батарей.