Новая батарея может обеспечить будущее освоения космоса

Литий-ионные аккумуляторы делают возможными практически все аспекты современной технологии. Они питают смартфоны по всему миру и даже используются НАСА для различных космических приложений.

Однако есть одна большая проблема: литиевые батареи плохо работают при низких температурах. Это означает, что в холодный зимний день и особенно в отрицательных условиях космоса эти важнейшие источники энергии функционируют на долю своей полной мощности.

Но два исследователя из Университета Фудан в Шанхае создали гибридную литиевую батарею, у которой нет проблем с подачей сока при температуре до -94 градусов по Фаренгейту (-70 градусов по Цельсию). Доктор Юн Яо Ся, соавтор исследования, считает, что это является ключом к питанию будущих зондов и спутников.

«Батарея обеспечивает наиболее многообещающий потенциал для специальных применений в полевых условиях, таких как освоение космоса или ближнего космоса. На Международной космической станции намного холоднее на противоположной стороне Солнца, температура на которой может достигать -157 градусов Цельсия », - рассказывает Ся. обратный, «Тем не менее, широко сообщалось, что при температуре -40 градусов Цельсия обычные литий-ионные аккумуляторы сохраняют только около 12 процентов своей емкости при комнатной температуре».

В статье, опубликованной в среду в журнале Джоуль Xia и Yonggang Wang объясняют изменения, которые они внесли в конструкцию традиционных литий-ионных батарей, чтобы решить эту неприятную проблему.

Батареи состоят из двух электродов - один положительно заряженный, а другой отрицательно заряженный - и жидкого электролита, который переносит заряд между двумя электродами.

Традиционно, электролит состоит из кислотного соединения, известного как сложный эфир, который становится вялым в чрезвычайно холодных условиях. Ся и Ван решили использовать другую кислоту и заменить оба электрода двумя органическими соединениями.

В проекте команды используется электролит на основе этилацетата, который имеет низкую температуру замерзания. Это позволяет проводить заряд в условиях замерзания космического пространства. Затем они заменили положительный электрод политрифениламином (PTPAn), а отрицательный - 1,4,5,8-нафталинтетракарбоновым диангидридом (NTCDA), который выполняет свою работу гораздо эффективнее, чем стандартные электроды в отрицательных средах.

В то время как Ся и Ван сделали первые шаги в решении проблемы, которая озадачила исследователей в этой области, их дизайн не довольно готов к освоению космоса только сейчас. Их аккумулятор не такой энергозатратный, как стандартные коммерческие аккумуляторы, что означает, что он держит меньше заряда, чем то, что вы можете получить в магазине.

«На данном этапе полученные результаты ограничены на лабораторном уровне», - пояснил Ся. «Дальнейшие исследования электролита с очень широким электрохимическим окном… все же должны проводиться для улучшения характеристик заряда и разряда при низкой температуре. Даже у него низкая удельная энергия; это обеспечивает наиболее многообещающий потенциал в специальных полевых приложениях ».

Благодаря дополнительным исследованиям астрономы могут запускать флоты исследовательских беспилотников и зондов, не беспокоясь о том, что они отключатся на полпути к своей миссии. О, и если они когда-нибудь наткнутся на ледяную планету, как Хот, проблем тоже не будет. С надеждой.