Japanische Forscher entwickeln Festkörper-Luftbatterie
Das Forschungsteam der Yamanashi-Universität und der Waseda-Universität in Japan hat eine Festkörper-Luftbatterie entwickelt, die eine Protonenaustauschmembran als Elektrolyt und eine organische Substanz mit Redoxaktivität als negative Elektrode verwendet. Diese Art von Batterie kann wiederholt geladen und entladen werden, ist leicht und sicher und kann auch in gebogenem Zustand verwendet werden. Es wird erwartet, dass es in tragbaren elektronischen Geräten verwendet wird.
Laut einem kürzlich von der Yamanashi-Universität und der Waseda-Universität gemeinsam herausgegebenen Kommuniqué bestehen herkömmliche Luftbatterien im Allgemeinen aus Luftsauerstoff als aktivem Material der positiven Elektrode, Lithium und anderen Metallen als aktivem Material der negativen Elektrode und einem wässrigen Elektrolyten. Luftbatterien haben theoretisch eine höhere Energiedichte, da keine Notwendigkeit besteht, positive aktive Materialien in der Batterie zu speichern. Die bestehenden Luftbatterien verwenden jedoch meist Lösungselektrolyte, was zu Sicherheitsproblemen wie Elektrolytlecks führen kann. Darüber hinaus neigen Metalle, die als Anoden verwendet werden, unter der Einwirkung von Sauerstoff und Feuchtigkeit in der Umgebung zu Leistungseinbußen.
Um die oben genannten Probleme zu lösen, haben die Forscher der beiden Universitäten zusammengearbeitet, um zu versuchen, die organische Verbindung 2,5-Dihydroxy-1,4-benzochinon mit Redoxaktivität und das Polymer der Verbindung als aktives Material der negativen Elektrode zu verwenden Batterie, die Protonenaustauschmembran wird als Elektrolyt verwendet, die Gasdiffusionselektrode mit Platinkatalysator wird als positive Elektrode verwendet und die aktive Substanz ist Sauerstoff, um eine vollständig feste Luftbatterie zu bilden.
Durch die Messung von Strom und Potenzial bestätigten die Forscher die Reaktion und ihre Reversibilität der negativen Elektrode der Batterie und bewerteten die Entladerate und die Leistung des Lade-Entlade-Zyklus der Batterie. Studien haben gezeigt, dass es eine machbare Idee ist, organische Verbindungen mit Redoxaktivität als Anode von Luftbatterien zu verwenden. Im Vergleich zur Verwendung von 2,5-Dihydroxy-1,4-benzochinon als negative Elektrode der Batterie kann die Verwendung des Polymers der Verbindung als negative Elektrode die Entladekapazität der Batterie erheblich verbessern. Bei einer Entladerate von 15 °C können die Lade-Entlade-Zyklen der Festkörper-Luftbatterie mit 2,5-Dihydroxy-1,4-Benzochinon-Polymer als negativer Elektrode das 30-fache erreichen.
Verwandte Artikel wurden in der deutschen Fachzeitschrift veröffentlicht"Angewandte Chemie Internationale Ausgabe".
In dem Bulletin hieß es, dass dieser neue Typ einer Festkörper-Luftbatterie im Vergleich zu den aktuellen herkömmlichen Luftbatterien sicherer sei, die verwendeten Materialien keine Feuchtigkeit enthielten und die Leistung der Elektroden durch Feuchtigkeit nicht beeinträchtigt werde. Durch die Verbesserung der Materialeigenschaften und die Verbesserung der Haltbarkeit soll diese Batterie in Zukunft als Energiequelle für Mobiltelefone und andere tragbare elektronische Geräte verwendet werden.