Сегодня литий-ионные аккумуляторы считаются нормой, но ученые продолжают искать альтернативы. Научно-исследовательская группа из США и Китая достигла прогресса в разработке высокопроизводительных катодов из органических полимеров, которые, как предполагается, откроют эпоху после лития в качестве дешевых и экологически безопасных альтернатив.
Чуншень Ван и его команда из Университета Мэриленда (США), а также международная команда ученых разработали катод из органического полимера, который не растворяется, но в то же время обладает высокой способностью к быстрому разряду и заряду, как сообщается в статье, опубликованной в журнале «Прикладная химия». Что касается ионов натрия, то они показали значительно лучшую кратко- и долговременную емкость, чем другие катоды, сделанные из полимерных или неорганических материалов. Исследователи также получили отличные результаты, использовав ионы магния и алюминия.
В качестве катодного материала с высокой плотностью энергии и хорошей готовностью к аккумуляции показало себя органическое соединение гексаазатринафталин (HATN), которое уже было испытано в литий-ионных батареях и суперконденсаторах. При этом большая часть органических материалов растворяется в электролите. По данным ученых, для стабилизации материала они связали отдельные молекулы с помощью соединительных мостиков. Это привело к созданию органического полимера, названного полимерным HATN или PHATN. Ёмкость ионов натрия, алюминия и магния показала себя в превосходной степени. Основой HATN является пиразин: по мнению исследователей, это ароматическое бензолоподобное, но богатое азотом органическое вещество с фруктовым ароматом.
В конце концов, высокопроизводительные катоды были испытаны в металло-ионных батареях с высококонцентрированным электролитом. По словам исследователей, батарея с ионами натрия работала при напряжении 3,5 вольта. После 50 000 циклов зарядки-разрядки её емкость все еще составляла более 100 миллиампер-часов на грамм. Исследователи пишут, что результаты для аккумуляторов с ионами магния и алюминия были чуть хуже. Их вывод: такие современные пиразин-полимерные катоды могут использоваться в экологически чистых, долговечных, перезаряжаемых, высокоэффективных батареях следующего поколения.
Источник: https://www.pv-magazine.de/2019/11/05/post-lithium-neue-hochleistungskathode-fuer-natrium-ionen-batterien/