Следующее поколение батарей будет возможно увидеть замена ионов лития более обильным и экологически чистых щелочных металлов или многовалентных ионов. Серьезной проблемой, однако, является развитие стабильных электродов, которые сочетают в себе высокую плотность энергии, быстро заряд и разряда. В журнале «Прикладная химия», США и Китая ученые сообщают, высокоэффективный катод, выполненный из органического полимера для использования в недорогих, экологически чистых и прочного натрий-ионных батарей.
Литий-ионные аккумуляторы являются государство-оф-арт-технологий для портативных устройств, систем хранения энергии и электромобилях, разработка которой была удостоена Нобелевской премии. Тем не менее, следующее поколение батарей, как ожидается, обеспечит более высокую плотность энергии, лучше мощностей, и использование дешевле, безопаснее и более экологически чистые материалы. Новые типы аккумуляторов, которые наиболее изучены используют по сути ту же качалку зарядки-разрядки технологии как батарея лития, а литий-ионная, заменяется на дешевые ионы металлов, таких как натрий, магний и ионы алюминия. К сожалению, такая замена приносит существенные коррективы в электродных материалов.
Органические вещества являются благоприятными для использования в качестве электродных материалов, потому что во-первых, они не содержат вредных и дорогих тяжелых металлов, и они могут быть адаптированы для различных целей. Их недостатком является то, что они растворяются в жидких электролитов, которая делает электроды нестабилен.
Ван чуньшен и его команда из Университета Мэриленда, США, и международная команда ученых представила органический полимер в качестве высокая емкость, быстрая зарядка, и нерастворимый материал для катодов батареи. Для Иона натрия, полимер превзошли текущие полимерных и неорганических катодов в пропускной способности и хранения, и для поливалентных ионов магния, алюминия, данные не отстают, по данным исследования.
Как любой катодный материал, ученые определили органическое соединение hexaazatrinaphthalene (HATN), которая уже была опробована в литиевых батарей и суперконденсаторов, где он функционирует в качестве высокой плотности энергии, катод, который быстро включается ионов лития. Однако, как и большинство органических материалов, HATN растворяется в электролите и сделал катод неустойчив во время езды на велосипеде. Фокус состоял теперь для того чтобы стабилизировать структуру материала путем введения связей между отдельными молекулами, ученые объяснили. Они получили органический полимер, который называют полимерные HATN, или PHATN, которые предлагают быструю кинетику реакции и высокого потенциала для натрия, алюминия и ионов магния.
После сборки батареи, ученые протестировали катод PHATN с использованием высококонцентрированных электролитов. Они нашли отличные электрохимические спектакли для литиевых ионов. Аккумулятор натрия может эксплуатироваться при высоких напряжениях до 3,5 вольт и ухоженные мощностью более 100 миллиампер часов на грамм даже после 50 000 циклов, и соответствующие магниевые и алюминиевые батареи были близки за эти конкурентные ценности, сообщили авторы.
Исследователи видите эти полимерные пиразина на основе катодов (пиразин-это органические вещества, на которых базируется HATN; это ароматический бензол, как богатые азотом органические вещества с фруктовым ароматом), будет использована в экологически чистых, высокой плотности энергии, быстро и ультрастабильные следующего поколения аккумуляторов.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!