Привлекательный дешевый органический материал для батарей нового поколения

В новом докладе ученых Сколтеха и их коллег описан органический материал для нового поколения устройств хранения энергии, структура которого соответствует элегантному принципу молекулярного дизайна. Доклад был недавно опубликован в журнале ACS Applied Energy Materials и попал на обложку журнала.

В то время как современный мир все больше и больше полагается на устройства хранения энергии, становится все более важным внедрять устойчивые технологии батарей, которые более дружелюбны к окружающей среде, легко утилизируются, опираются только на распространенные элементы и являются дешевыми. Органические батареи являются желательными кандидатами для таких целей. Однако органические катодные материалы, которые хранят много энергии на единицу массы, могут быстро заряжаться, долговечны и в то же время могут быть легко произведены в больших масштабах, остаются неразработанными.

Органические батареи

Для решения этой проблемы исследователи из Сколтеха предложили простой редокс-активный полиимид. Он был синтезирован путем нагревания смеси ароматического диангидрида и мета-фенилендиамина - легкодоступных реагентов. Материал показал многообещающие характеристики в различных типах устройств хранения энергии, таких как литиевые, натриевые и калиевые батареи. Он имел высокую удельную емкость (до ~140 мАч/г), относительно высокие окислительно-восстановительные потенциалы, а также достойную стабильность при циклировании (до 1000 циклов) и способность быстро заряжаться (<1 мин).

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Энергетические и силовые показатели нового материала оказались выше, чем у его ранее известного изомера, полученного из пара-фенилендиамина. С помощью коллег из Института проблем химической физики РАН было показано, что лучшие характеристики нового полиимида объясняются двумя причинами. Во-первых, он имел более мелкие частицы и гораздо более высокую удельную поверхность, что облегчало диффузию носителей заряда. Во-вторых, пространственное расположение соседних имидных единиц в полимере позволяло более энергетически выгодно связывать ионы металлов, что повышало окислительно-восстановительные потенциалы.

"Эта работа интересна не только тем, что был исследован еще один органический катодный материал, - говорит Роман Капаев, аспирант Сколтеха, автор исследования, - Мы предлагаем новый принцип молекулярного дизайна полиимидов для батарей, который заключается в использовании ароматических молекул с аминогруппами в мета-позициях в качестве строительных блоков". Долгое время ученые уделяли мало внимания этому структурному мотиву и использовали вместо него пара-фенилендиамин или аналогичные структуры. Наши результаты являются хорошей подсказкой для понимания того, как полиимиды для батарей должны быть разработаны на молекулярном уровне, и это может привести к созданию катодных материалов с еще лучшими характеристиками". опубликовано econet.ru по материалам energyload.eu

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet