8 800 100−95−17 — Звонок по России бесплатный, +7 (495) 765−49−21 - Москва
Дистрибьютор продукции POL-EKO-APARATURA на территории РФ
Доставка и сервисное обслуживание по всей России

На основе полимеров создали катоды для батарей

На основе полимеров создали катоды для батарей

Российские учёные удивили новой необычной разработкой. Они создали полимерные катоды для калиевых и литиевых двухионных аккумуляторов. Такие батареи могут выдерживать до двадцати пяти тысяч циклов зарядки и разрядки; также они способны заряжаться за несколько секунд. Данная работа была освещена в журнале Energy Technology.

Известно, что в ближайшем будущем нас ожидает окончательное наступление «электрической эры». Электроэнергии уже сейчас требуется гораздо больше, чем это было, скажем, пятьдесят лет назад. Электрическими и электронными становятся устройства, которые ранее были основаны на других технологиях – механических, бензиновых и т. д. Помимо прочего, в последнее время быстро растёт количество электромобилей на дорогах разных стран, а в ближайшие годы машины с двигателем внутреннего сгорания и вовсе будут запрещены в ряде стран. И исследовательская техника часто нуждается в автономности, в частности, применение находят портативные климатические камеры для испытаний.

Однако большой проблемой остаётся ограниченность существующих аккумуляторов, которая тормозит наступление упомянутой «электрической эры». Аккумуляторы заряжаются довольно медленно, ёмкость даже самых вместительных из них сильно ограничена, а срок службы, как правило, сравнительно небольшой. Можно использовать сразу несколько аккумуляторов, однако это приведёт к увеличению их совокупной массы. Очень неудобно таскать с собой в кармане целую коллекцию батарей для смартфона, тем более неудобно было бы возить в компактном электромобиле тяжёлый балласт из аккумуляторов.

В настоящее время наиболее эффективными по большинству параметров являются литий-ионные аккумуляторы. Они достаточно вместительны по сравнению со своими размерами и массой, могут выдерживать большое количество циклов зарядки-разрядки, быстрее других типов батарей заряжаются. литий-ионные аккумуляторы могут использоваться даже в больших, глобальных масштабах; к примеру, в Австралии планируют построить огромную литий-ионную установку, с помощью которой можно будет сохранять излишки энергии от солнечных батарей и ветряных электростанций.

Однако литий-ионные аккумуляторы имеют и свои недостатки, скрытые от рядового потребителя. К примеру, в их катодах используется кобальт, большая часть запасов которого находится в одной стране – Демократической республике Конго. Это довольно дикая и коррумпированная африканская диктатура, поэтому цены на ценный металл могут серьёзно вырасти. Литий тоже стоит достаточно дорого. Кроме того, для добычи лития требуется очень много воды, что может вызвать проблемы с экологией.

Поэтому исследователи в ряде стран ищут более дешёвые и экологичные альтернативы литий-ионным батареям. Одну из них предложили сотрудники нескольких российских научных учреждений. Они использовали технологию двухионных аккумуляторов, у которых в электрохимических процессах задействованы и анионы, и катионы. Это позволяет таким батареям заряжаться гораздо быстрее, чем привычные литий-ионные аккумуляторы. Катоды у таких батарей изготовлены из ароматических полимеров на основе аминов, их можно синтезировать из различных органических веществ. Такие материалы для катодов уж точно будут дешевле кобальта.

В некоторых экспериментах литий был заменён на калий. Эффективность аккумуляторов от этого не пострадала, однако они стали более дешёвыми в изготовлении.  

В своих экспериментах учёные использовали два полимера, из которых изготавливались катоды. Наиболее успешные результаты показал полимер PDPAPZ, менее удачным оказался PPTZPZ. Литиевые элементы, содержащие PDPAPZ, показали весьма высокую стабильность: так, если бы такая батарея стояла в смартфоне, то её можно было бы заряжать и разряжать без потери ёмкости на протяжении семидесяти лет.

59
05.06.2021 г.
8 800 100−95−17 - Звонок по России бесплатный, +7 (495) 765−49−21 - Москва
Дистрибьютор продукции POL-EKO-APARATURA на территории РФ
TOP
Сайт использует файлы cookies. Продолжая просматривать сайт Вы соглашаетесь с использованием cookies. Хорошо!