En ny typ av batteri kombinerar negativ kapacitans och negativt motstånd inom samma cell, låta cellen ladda sig själv utan att förlora energi, vilket har viktiga konsekvenser för långtidsförvaring och förbättrad uteffekt för batterier.

Dessa batterier kan användas i extremt lågfrekventa kommunikationer och i enheter som blinkande lampor, elektroniska pipare, spänningsstyrda oscillatorer, växelriktare, byta strömförsörjning, digitala omvandlare och funktionsgeneratorer, och så småningom för teknik relaterad till moderna datorer.

I Applied Physics recensioner Helena Braga och kollegor vid University of Porto i Portugal och University of Texas i Austin, rapportera att göra sitt mycket enkla batteri med två olika metaller, som elektroder och en litium- eller natriumglaselektrolyt mellan dem.

"Glaselektrolyten vi utvecklade var litiumrik, och så tänkte jag att vi skulle kunna skapa ett batteri där elektrolyten skulle mata båda elektroderna med litiumjoner, på laddning och urladdning utan behov av litiummetall, sa Braga.

Detta arbete är betydande, eftersom det förenar teorin bakom alla solid-state-enheter-till exempel batterier, kondensatorer, solceller och transistorer - där de olika materialen i elektrisk kontakt uppvisar egenskaperna hos det kombinerade materialet istället för de hos de enskilda materialen.

"När ett av materialen är en isolator eller dielektrikum, såsom en elektrolyt, det kommer att lokalt ändra sin sammansättning för att bilda kondensatorer som kan lagra energi och anpassa Fermi -nivåerna i enheten, sa Braga.

I ett batteri, den öppna kretspotentialskillnaden mellan elektroderna beror på ett elektriskt behov av att anpassa Fermi -nivåerna, ett mått på energin hos de minst tätt hållna elektronerna i ett fast ämne, som också är ansvarig för elektrodernas polaritet. De kemiska reaktionerna kommer senare och matas av denna elektriska potentiella energi som lagras i kondensatorerna.

"Våra elektrokemiska celler, som i princip är enklare än batterier, handlar om självorganisation, som är livets substans, Sa Braga.

Att bidra till en mer hållbar värld, självcykling kan stoppas eller mildras genom att inte tillåta ett steg i Fermi-nivåerna eller genom att konfigurera ett negativt motstånd.

"Detta kan uppnås genom att ha den negativa elektroden av samma material som elektrolytens positiva joner, "sa Braga." Det ger upphov till en enhet som själv laddar utan självcykling-ökar energin som lagras i den-i motsats till den naturliga nedbrytningen av den elektrokemiska processen som gör att den lagrade energin minskar genom värmeavledning. Den senare har applikationer i alla energilagringsenheter, såsom batterier och kondensatorer, och kan väsentligt förbättra sin autonomi. "