Japanska forskare utvecklar helsolid-state luftbatteri

Forskargruppen vid Yamanashi-universitetet och Waseda-universitetet i Japan har utvecklat ett luftbatteri i helt fast tillstånd som använder ett protonbytesmembran som elektrolyt och ett organiskt ämne med redoxaktivitet som negativ elektrod. Denna typ av batteri kan laddas och laddas ur upprepade gånger, är lätt och säker och kan även användas i böjt tillstånd. Det förväntas användas i bärbara elektroniska enheter.

Enligt en kommuniké gemensamt utfärdad av Yamanashi University och Waseda University nyligen består vanliga luftbatterier i allmänhet av syre i luften som det aktiva materialet för den positiva elektroden, litium och andra metaller som det aktiva materialet för negativ elektrod och en vattenhaltig elektrolyt. Luftbatterier har teoretiskt sett en högre energitäthet eftersom det inte finns något behov av att lagra positiva aktiva material inuti batteriet. De befintliga luftbatterierna använder dock mestadels lösningselektrolyter, vilket kan orsaka säkerhetsproblem såsom elektrolytläckage. Dessutom är metaller som används som anoder benägna att försämras prestanda under inverkan av syre och fukt i miljön.

För att lösa ovanstående problem samarbetade forskarna vid de två universiteten för att försöka använda den organiska föreningen 2,5-dihydroxi-1,4-bensokinon med redoxaktivitet och föreningens polymer som det negativa elektrodaktiva materialet i batteri, protonbytesmembranet används som elektrolyt, gasdiffusionselektroden innehållande platinakatalysator används som positiv elektrod, och den aktiva substansen är syre, för att bilda ett helt fast luftbatteri.

Genom mätning av ström och potential bekräftade forskarna reaktionen och dess reversibilitet för batteriets negativa elektrod, och utvärderade urladdningshastigheten och laddnings-urladdningscykelns prestanda. Studier har visat att det är en genomförbar idé att använda organiska föreningar med redoxaktivitet som anod på luftbatterier. Jämfört med att använda 2,5-dihydroxi-1,4-bensokinon som batteriets negativa elektrod, kan användning av föreningens polymer som negativ elektrod förbättra batteriets urladdningskapacitet avsevärt. Vid en urladdningshastighet på 15C kan laddnings-urladdningscyklerna för det helt fasta luftbatteriet med 2,5-dihydroxi-1,4-bensokinonpolymer som negativ elektrod nå 30 gånger.

Relaterade artiklar har publicerats i den tyska akademiska tidskriften"Applied Chemistry International Edition".

Bulletinen sa att jämfört med de nuvarande vanliga luftbatterierna är denna nya typ av heltäckande luftbatteri säkrare, och de använda materialen innehåller inte fukt, och elektrodernas prestanda kommer inte att försämras på grund av fukt. I framtiden, genom att förbättra materialegenskaper och förbättra hållbarheten, förväntas detta batteri användas som strömkälla för mobiltelefoner och andra bärbara elektroniska enheter.