Учени създадоха батерии с дълъг живот, които се зареждат бързо

Група изследователи, ръководени от професор Павел Трошин от Skoltech, са установили, че вид координационни полимери могат да се използват за направата на батерии с дълъг живот и способност за бързо зареждане. Става дума за клас съединения с малко проучени приложения в метало-йонните батерии. Резултатите от проучването бяха публикувани в списание „Химия на материалите“.

Скоростта на зареждане и разреждане е една от основните характеристики на литиево-йонните батерии. Повечето съвременни комерсиални модели се нуждаят от известно време, за да се заредят напълно. Това със сигурност ограничава обхвата на тяхното приложение, по-специално при електрическите превозни средства.

Проблемът с активните материали, като най-популярния аноден материал – графита – е, че капацитетът им намалява значително, ако скоростта на зареждане се увеличава. За да се запази капацитетът на батерията при високи скорости на зареждане, материалите с активен електрод трябва да имат висока електронна и йонна проводимост – какъвто именно е случаят с новооткритите координационни полимери, добивани от ароматни амини и соли на преходни метали като никел или мед. Въпреки че тези съединения носят голямо обещание, приложението им в литиево-йонните батерии засега остава практически неизследвано.

Скорошно проучване, проведено от група учени от Skoltech под ръководството на проф. Павел Трошин в сътрудничество с Университета в Кьолн и Уралския федерален университет, се насочи към линейните полимери от тетрааминобензол на база никел и мед. Въпреки че линейните полимери проявяват много по-ниска първоначална електронна проводимост в сравнение със своите двуизмерни колеги, според изследователите, те могат да бъдат използвани като анодни материали, които се зареждат / разреждат за по-малко от минута, тъй като тяхната проводимост се увеличава драстично след първото разреждане.

Освен това е установено, че тези анодни материали имат отлична стабилност при високи скорости на зареждане / разреждане: демонстрирано е, че те запазват до 79% от максималния си капацитет след повече от 20 000 цикъла на зареждане и разреждане.

Освен е открито, че полимерите на медна основа могат да се използват както като анодни, така и като катодни материали с голям капацитет. Авторите посочват, че има много възможности за оптимизация на структурата, въпреки че катодът все още не може да работи стабилно. „Има много методи за фина настройка на характеристиките на координационните полимери“, обяснява водещият автор на изследването Роман Капаев, докторант в университета. „Всъщност ние се занимаваме тук с един вид „строителен комплект“, в който частите могат лесно да се сменят или заменят. Можем да модифицираме както аминовата структура, така и катиона на преходния метал и по този начин да повишим капацитета, да увеличим или намалим редукционния потенциал, да подобрим стабилността и да нагласим различни други настройки“.

Коментари

Напиши коментар

E-mail адресът Ви няма да бъде публикуван




*