Исследователи из Университета Иллинойса в Чикаго сделали значительный шаг к разработке батареи, которая могла бы превзойти литий-ионную технологию, используемую в электромобилях, таких как Chevy Volt.Они показали, что могут заменить ионы лития, каждый из которых несет один положительный заряд, на ионы магния, которые имеют заряд плюс два, в химических реакциях, подобных батареям, с использованием электрода со структурой, подобной тем, которые используются во многих современных. устройств.«Поскольку магний — это ион, несущий два положительных заряда, каждый раз, когда мы вводим ион магния в структуру материала батареи, мы можем перемещать вдвое больше электронов», — говорит Хорди Кабана, доцент химии UIC и главный исследователь. .«Мы надеемся, что эта работа откроет надежный путь проектирования для нового класса высоковольтных высокоэнергетических батарей», — сказал Кабана.
Исследование проводится в рамках Объединенного центра исследований в области накопления энергии, инновационного центра Министерства энергетики, возглавляемого Аргоннской национальной лабораторией, целью которого является достижение революционных достижений в области характеристик аккумуляторов. Исследование размещено в Интернете перед печатью в журнале Advanced Materials.Каждая батарея состоит из положительного и отрицательного электрода и электролита. Электроды обмениваются электронами и ионами, которые обычно имеют положительный заряд.
Только ионы проходят через электролит, который является электрическим изолятором, заставляя электроны проходить через внешнюю цепь для питания транспортного средства или устройства.Для подзарядки АКБ производится обратная замена. Но химическая реакция не совсем эффективна, что ограничивает количество перезарядок аккумулятора.
«Чем больше раз вы сможете делать это взад и вперед, тем больше раз вы сможете перезарядить батарею и по-прежнему использовать ее между зарядками», — сказал Кабана. «В нашем случае мы хотим максимизировать количество электронов, перемещаемых на ион, потому что ионы искажают структуру материала электрода, когда входят или уходят. Чем больше искажается структура, тем больше затраты энергии на перемещение ионов назад. , тем труднее перезарядить аккумулятор ".«Как и в гараже, здесь очень много мест для машин», — сказал Кабана. «Но вы можете поместить автомобиль в каждое пространство с большим количеством людей внутри, не искажая структуру».«Установление того, что магний может быть обратимо введен в структуру материала электродов, приближает нас на один шаг к прототипу», — сказал Кабана.
«Это еще не батарея, это часть батареи, но с той же реакцией, что и в последнем устройстве», — сказал Кабана.