Химики впервые перезарядили тионилхлоридный аккумулятор
Химики впервые изготовили перезаряжаемый тионилхлоридный источник тока. Это стало возможно благодаря пористому углеродному катоду, в порах которого аккумулируется хлор во время перезаряда. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
Литий-тионилхлоридные (Li-SOCl2) источники тока называют предшественниками современных литий-ионных аккумуляторов. Анод такого элемента состоит из металлического лития, который во время разряда окисляется до ионов Li+, а в прикатодной области тионилхлорид SOCl2 восстанавливается до молекулярной серы S. 4Li + 2SOCl2 → SO2+ S + 4LiCl Тионилхлоридные источники тока показывают отличную емкость, низкий ток саморазряда, и могут работать при температурах от −80 до +130 градусов Цельсия. Однако, у ученых так и не получилось сделать их перезаряжаемыми, а при коротком замыкании они иногда взрываются, разбрызгивая вокруг токсичный электролит. Из-за этого тионилхлоридные источники тока не обрели такого коммерческого успеха, какой впоследствии выпал на долю литий-ионных. Тем не менее они до сих пор используются в военной и профессиональной технике — например, в резервных источниках питания и GPS-навигаторах.
Сделать перезаряжаемый тионилхлоридный элемент неожиданно сумели американские китайские и тайванские ученые под руководством Хун Цзе Дая (Hongjie Dai) из Университета Стэнфорда. В тексте статьи сами авторы признались, что изначально не ставили себе таких амбициозных целей. Они планировали изучить и оптимизировать вариант Li-SOCl2 системы с более доступным натрием вместо лития.
Авторы изготовили плоскую ячейку с жидким электролитом и разделителем из кварцовых волокон. Анод сделали из металлического натрия, а катод — из пористых аморфных углеродных наносфер. В качестве стартового электролита использовали раствор AlCl