Американски учени тестват батерии с течни йони

Учени от Морската изследователска лаборатория на САЩ ни представят доказателство за постижимо разработване на нови и леки устройства за съхраняване на енергия с помощта на не-летливи, термично стабилни йонни флуиди. Вместо киселинни електролити, екипът е използвал течни йони за създаване на солиден полимерен електролит, композиран от течни йони и поливинилен алкохол, за разработката на нов тип батерии с разряден волтаж в диапазона до 1.8 волта.

Използването на тези електролити е потенциал за разпространение на нови типове системи, като заменяеми електролити в никел-метал хидридните (NiMH) батерии или дори в стандартните оловно-киселинни батерии. Понастоящем се провеждат експерименти за разработване на такъв презареждаем източник на енергия от течни йони. Способността за създаване на солидни сепаратори позволява също формирането на много нови типове батерии чрез набор от производствени техники.

Уникалните свойства на течните йони са причина за интереса към тях в областта на батериите и техните приложения. Течните йони са разтопяеми при стайна температура соли, които притежават множество важни характеристики, като почти пълна липса на налягане на парите, състав от незапалими вещества и липсва на реактивност в редица електромеханични или индустриални приложения.

Високата термална и електрохимична стабилност на течните йони са свойствата, които предизвикват все по-голям интерес към течните йони и тяхната употреба в различни електрохимични процеси. Тези нови типове твърди клетки имитират алкалните клетки, но без нужда от киселинна електролиза.

—д-р Томас Суто

Лимитите при използването на корозивни електролити често са причина за сериозни ограничения по отношение на геометрията на стандартните батерии и нужда от използване на специални опаковки, неподатливи на корозия. С употребата на реактивни течни йони в не-водни клетки заменя по-опасните високо алкални електролити като мангановия оксид (MgO) и цинка (Zn), които се използват в традиционните акумулатори.

Всичко започва по време на стандартни изследвания на корозията на различни метали в течни йони. При работа с течни йони, базирани на минерални киселини, като водородни сулфати, е забелязано, че цинкът реагира до образуване на цинков сулфат. И понеже това е подобно на наблюдаваното при цинковия анод в стандартна алкална клетка, е направена серия експерименти, за да се определи как различните метални оксиди реагират на тези типове течни йони.

Електрохимичните експерименти демонстрират, че тези реактивни течни йони не само могат да действат като електролит/сепаратор в течни и твърди батерии, но и като реактивни видове в електрохимичния състав на клетката. С не-воден подход за първични и вторични източници на енергия, батериите се разработват със стандартни катодни и анодни материали, като магнезиев диоксид (MgO₂), оловен диоксид (PbO₂) и сребърен оксид (AgO). Течните йони, обект на тази разработка, са 1-етил-3-метилмидазол водороден сулфат (EMIHSO₄), но и други течни йони, като базираните на нитрати и диводород фосфат аниони също работят добре в батерии с такъв дизайн.