В России нашли способ создания долговечных и быстро заряжающихся аккумуляторов
Несмотря на активное развитие электромобилей, одной из проблем, мешающих их широкому распространению, является время зарядки батарей. Литий-ионные аккумуляторы, требующие нескольких часов для пополнения запаса энергии, помимо прочего имеют свойство со временем терять ёмкость. Подобных проблем можно будет избежать в будущем, если использовать координационные полимеры.
Этот класс соединений металл-ионных аккумуляторов в настоящее время практически не изучен. Первым серьёзным исследованием в этой области стала работа российских учёных из Сколковского института науки и технологий и Института проблем химической физики РАН при участии коллег из Университета Кельна и Уральского Федерального Университета под руководством профессора Павла Трошина. Итоги их исследования были опубликованы в научном журнале Chemistry of Materials.
В ходе работы по изучению линейных полимеров никеля и меди на основе тетрааминобензола выяснилось, что их можно эффективно использовать в качестве замены графиту — наиболее популярному сейчас анодному материалу аккумуляторов. Несмотря на то, что электронная проводимость линейных полимеров ниже, чем у двухмерных аналогов, первый же разряд приводит к легированию литием и резко увеличивает проводимость материалов.
Кроме прочего, новые анодные материалы даже при высоких скоростях заряда/разряда отличаются стабильностью. Учёные отметили, что даже 20 тыс. циклов заряда-разряда не мешают линейным полимерам сохранять до 79% от изначальной максимальной ёмкости.
«Для координационных полимеров существует множество методов для тонкой настройки их характеристик. По сути мы имеем дело с конструктором, в котором можно относительно
легко менять любые детали. Можно поменять как структуру амина, так и катион переходного металла, и тем самым увеличить ёмкость, повысить или понизить потенциалы окисления/восстановления, улучшить стабильность и многое другое. Это одна из первых работ, открывающих большую область исследований, в которой, я уверен, обнаружится ещё много интересного», — подчеркнул первый автор работы, аспирант Роман Капаев.
По мнению учёных, недавно открытые координационные полимеры, получаемые из ароматических аминов и солей переходных металлов (например, никель или медь) в перспективе могут найти своё применение в литий-ионных аккумуляторах. Высокая электронная и ионная проводимость этих полимеров не позволяет падать ёмкости батареи при повышении скорости заряда, что делает их привлекательными для использования в аккумуляторах.
Обсудить 0
