Сборной командой Сколковского института науки и технологий и Института проблем химической физики РАН создан инновационный тип полимерного катода, базой для которого стал политрифениламин. Такой катодный материал идеально подойдет для производства металл-ионных аккумуляторов будущего, способных к быстрой перезарядке. Статья о проведенном учеными исследовании появилась в Journal of Material Chemistry A.
Пресс-релиз, присланный в редакцию Indicator.Ru сотрудником Сколковского института науки и технологий Филиппом Обрезковым, являющимся одним из авторов исследования, сообщает, что катодные материалы, создаваемые из политрифениламина или подобных ему веществ, известные науке, великолепно работают в металл-ионных аккумуляторах. Например, у них отлично выражены такие характеристики, как высокий потенциал разряда ионов и постоянство при циклировании. Кроме того, такие катоды могут функционировать при высоких скоростях заряда и разряда.
Литий-ионные аккумуляторы, действие которых основано на неорганических соединениях в настоящее время лидируют на рынке, однако оптимизация их рабочих характеристик практически невозможна в дальнейшем, что связано с их химическим строением (тяжелые элементы в их составе сужают область доступных удельных электрохимических емкостей материалов).
Выходом из сложившейся тупиковой ситуации может стать использование для создания катодов органических соединений. Основой таких материалов могут стать легкие элементы – азот, углерод, кислород, гелий, сера. Параметрами, где они значительно обгоняют неорганические материалы являются удельная энергоемкость (у них она намного выше), скорость зарядки и разрядки, толерантность к механическим повреждениям. При этом они чрезвычайно экологичны, их можно утилизировать как бытовой пластик. Еще одним плюсом органических катодов является дешевизна (отказ от дорогих соединений лития в пользу дешевых солей натрия и калия делает производство значительно менее дорогостоящим).
Ученые синтезировали катодный материал, взяв за основу поли-N,N′-дифенил-p-фенилендиамин, который является соединением полифениламинового ряда.
Филипп Обрезков отметил, что коммерциализация ранее создаваемых полимеров из этой химической группы была ограничена их низкой удельной емкостью, и перед его командой стояла задача моделирования и последующего изучения макромолекул нового типа, которые потенциально будут высокой энергоемкими. Полученный учеными PDPPD показал практически идеальные характеристики при плотности тока до 200 А/м², (полная зарядка и разрядка аккумулятора осуществляется всего за 18 секунд). Ученые также отметили важность того факта, что кроме литиевых аккумуляторов им удалость смоделировать натрий- и калий-ионные ячейки на основе данного вещества.
Гарантия
Сервис
Подбор
Госзакупки
