Een nieuw type batterij combineert negatieve capaciteit en negatieve weerstand binnen dezelfde cel, waardoor de cel zichzelf kan opladen zonder energie te verliezen, wat belangrijke implicaties heeft voor langdurige opslag en een verbeterd uitgangsvermogen voor batterijen.

Deze batterijen kunnen worden gebruikt in extreem laagfrequente communicatie en in apparaten zoals knipperlichten, elektronische piepers, spanningsgestuurde oscillatoren, omvormers, schakelende voedingen, digitale converters en functiegeneratoren, en uiteindelijk voor technologieën die verband houden met moderne computers.

In Technische Natuurkunde Beoordelingen Helena Braga en collega's aan de Universiteit van Porto in Portugal en de Universiteit van Texas in Austin, melden dat ze hun zeer eenvoudige batterij maken met twee verschillende metalen, als elektroden en een lithium- of natriumglaselektrolyt ertussen.

"Het glaselektrolyt dat we ontwikkelden was lithiumrijk, en dus dacht ik dat we een batterij konden maken waarin de elektrolyt beide elektroden zou voeden met lithiumionen, bij opladen en ontladen zonder lithiummetaal, ' zei Braga.

Dit werk is belangrijk, omdat het de theorie achter alle solid-state apparaten verenigt, zoals batterijen, condensatoren, fotovoltaïsche energie en transistors - waarbij de verschillende materialen in elektrisch contact de eigenschappen van het gecombineerde materiaal vertonen in plaats van die van de afzonderlijke materialen.

"Als een van de materialen een isolator of diëlektricum is, zoals een elektrolyt, het zal lokaal zijn samenstelling veranderen om condensatoren te vormen die energie kunnen opslaan en de Fermi-niveaus in het apparaat kunnen uitlijnen, ' zei Braga.

In een batterij, het open circuit potentiaalverschil tussen elektroden is te wijten aan een elektrische noodzaak om de Fermi-niveaus uit te lijnen, een maat voor de energie van de minst vastgehouden elektronen in een vaste stof, die ook verantwoordelijk is voor de polariteit van de elektroden. De chemische reacties komen later en worden gevoed door deze elektrische potentiële energie die is opgeslagen in de condensatoren.

"Onze elektrochemische cellen, die in principe eenvoudiger zijn dan batterijen, gaan allemaal over zelforganisatie, dat is de substantie van het leven, ' zei Braga.

Om bij te dragen aan een duurzamere wereld, self-cycling kan worden gestopt of verzacht door geen sprong in de Fermi-niveaus toe te staan ​​of door een negatieve weerstand te configureren.

"Dit kan worden verkregen door de negatieve elektrode van hetzelfde materiaal te hebben als de positieve ionen van de elektrolyt, "Zei Braga. "Het geeft aanleiding tot een apparaat dat zichzelf oplaadt zonder zelf te fietsen - waardoor de opgeslagen energie toeneemt - in tegenstelling tot de natuurlijke degradatie van het elektrochemische proces dat ervoor zorgt dat de opgeslagen energie afneemt door warmteafvoer. De laatste heeft toepassingen in alle energieopslagapparaten, zoals batterijen en condensatoren, en hun autonomie aanzienlijk kunnen verbeteren."