Китайські вчені знайшли спосіб покращити ємність акумуляторів
- Китайські науковці розробили новий катодний матеріал для термічних батарей, що зменшує втрати енергії, пов'язані з ефектом шатлу.
- Цей підхід включає створення бар'єра з ковалентних органічних каркасів, які контролюють рух іонів і стабілізують роботу батареї.
Китайські науковці повідомили про дослідження, яке може суттєво вплинути на розвиток термічних батарей. Йдеться про новий підхід до боротьби з ефектом шатлу – однією з головних причин втрати ємності таких акумуляторів. Результати відкривають шлях до створення ефективніших і стабільніших джерел енергії.
Термічні батареї давно привертають увагу інженерів завдяки здатності працювати в умовах, де традиційні акумулятори швидко деградують. Водночас їхній розвиток стримував ефект шатлу – процес, за якого проміжні полісульфіди розчиняються всередині елемента живлення. Це призводить до незворотної втрати сірки, зниження ємності та падіння ефективності заряджання. Про це повідомляє BGR.
Дивіться також Три технології, які змінять біотехнології у 2026 році
Як китайським ученим вдалося зменшити втрати енергії?
Нове дослідження, опубліковане в журналі Advanced Science, пропонує перспективний спосіб вирішення цієї проблеми. Команда науковців з Інституту технологічної інженерії Китайської академії наук під керівництвом професорів Ван Суна та Чжу Юнпіна розробила новий тип катодного матеріалу, здатного суттєво обмежити втрати, пов'язані з ефектом шатлу.
Основна ідея полягає у створенні спеціального бар'єра всередині батареї. Цей бар'єр оточує окремі частинки активного матеріалу та дозволяє потрібним іонам вільно переміщатися, водночас блокуючи ті компоненти, які спричиняють розчинення і деградацію. Таким чином зменшується втрата сірки та стабілізується робота батареї.
Ключову роль у цій конструкції відіграє оболонка з ковалентних органічних каркасів, або COF. Це пористі матеріали з чіткою кристалічною структурою, які дослідникам вдалося адаптувати як покриття для мікроскопічних каналів усередині батареї. Таке покриття вибірково контролює рух іонів, не порушуючи загальної провідності.
За словами авторів роботи, запропонований підхід створює міцну основу для майбутніх розробок термічних батарей із високою щільністю енергії. Він також може допомогти розширити пошук альтернативних матеріалів для акумуляторів, зменшуючи залежність від літію.
Термічні батареї вже використовуються у військовій техніці, аерокосмічних системах і обладнанні для глибокого буріння, де потрібна стабільна робота за екстремальних температур. На відміну від звичайних акумуляторів, вони менш чутливі до спеки й холоду, що робить їх особливо перспективними для складних умов експлуатації.
Хоча нове дослідження не вирішує всі проблеми термічних батарей, воно дає вченим потужний інструмент для подальших удосконалень. Це може стати важливим кроком до ширшого застосування таких джерел енергії в цивільних і промислових технологіях.