Войти
Indicator.ru

Российские ученые создали быстрозаряжаемые аккумуляторы с высокой емкостью

2413
2
+5
Аккумуляторы
Аккумуляторы.
Источник изображения: Jordan R./Flickr

Исследователи из России показали, что на основе органических материалов и калия можно создавать аккумуляторы, не используя литий и другие редко встречающиеся элементы. Новые устройства высокоемки и охраняют стабильность при быстрой зарядке. Результаты работ опубликованы в журналах Journal of Materials Chemistry A, Journal of Physical Chemistry Letters и Chemical Communications.

Литий-ионные аккумуляторы сейчас широко используются для хранения энергии, в частности, в портативной электронике. Спрос на аккумуляторы стремительно растет, в том числе благодаря быстрому развитию электротранспорта, в разработку которого вкладывается все больше средств. Однако массовое использование литий-ионных аккумуляторов обостряет проблему ограниченности ресурсов, необходимых для их производства. Переходные металлы, такие как кобальт, никель и марганец, сравнительно редки и дорогостоящи, а также токсичны. Литий также не очень распространен. Согласно расчетам Исследовательского центра по энергетической экономике (FFE), нехватка литиевых запасов может стать проблемой уже в ближайшие десятилетия. В последнее время ученые предлагают заменять литий на более распространенные элементы с похожими химическими свойствами, такие как натрий и калий.

Достичь прогресса в этой области удалось ученым из Сколтеха, Института проблем химической физики РАН, РХТУ и УрФУ. Результаты своих работ исследователи представили в трех статьях. Первая из них посвящена полимеру, содержащему гексаазатрифениленовые фрагменты. Материал оказался пригодным как для литиевых, так и для натриевых и калиевых аккумуляторов. Все три типа аккумуляторов можно заряжать примерно за 30–60 секунд, при этом их емкость не падает в течение тысяч заряд-разрядных циклов.

«Одним из плюсов органических материалов является их универсальность, — объясняет первый автор работы, аспирант Сколтеха Роман Капаев. — Механизмы окисления-восстановления органики слабо специфичны к природе противоионов. Это облегчает разработку альтернатив литий-ионным аккумуляторам: можно просто заменить дорожающий сейчас литий на натрий или калий, запасы которых вряд ли иссякнут когда-либо. Для неорганических материалов ситуация гораздо сложнее».

Недостаток полимерного катода на основе гексаазатрифенилена — невысокий рабочий потенциал. Это понижает энергоемкость аккумуляторов. Этого недостатка лишен второй материал, предложенный учеными, — полимер на основе дигидрофеназина, обеспечивающий увеличение среднего рабочего напряжения аккумуляторов с 1,6 до 3,6 вольт.

Значительной проблемой металл-ионных аккумуляторов, в особенности систем с металлическим анодом, является формирование металлических дендритов, которые, прорастая вглубь ячейки, вызывают ее короткое замыкание, которое может сопровождаться возгоранием и даже взрывом. Образования дендритов можно избежать, если использовать вместо чистых щелочных металлов их сплавы, жидкие при температуре работы аккумулятора.

Поэтому в третьей работе авторы использовали в качестве анода калий-натриевый сплав, нанесенный на углеродную бумагу. В качестве катодов они применили разработанные ранее редокс-активные полимеры. Оказалось, что такие аккумуляторы можно заряжать и разряжать менее чем за десять секунд. При этом один из полимерных катодов для калиевых аккумуляторов показал наибольшие энергоемкости, а второй — превосходную стабильность: потеря емкости составила всего 11% после 10 000 заряд-разрядных циклов. Аккумуляторы на основе обоих материалов продемонстрировали также рекордные мощностные характеристики, достигая показателей примерно в 100 000 Вт/кг, что соответствует режиму работы суперконденсаторов.

Права на данный материал принадлежат Indicator.ru
Материал размещён правообладателем в открытом доступе
  • В новости упоминаются
Страны
Компании
Похожие новости
16.11.2006
Подготовку кадров для «оборонки» обсудят в Военмехе 40 ректоров России
08.11.2006
Крылья одни на всех
25.10.2006
Депутату Государственной Думы Ю.Д.Маслюкову присуждена премия "За вклад в развитие экономики и укрепление обороноспособности страны"
19.10.2006
Пилотируемая экспедиция на Марс – подготовка продолжается
05.10.2006
"Радиоастрон" будет искать жизнь в глубинах Вселенной
05.10.2006
В 2007 году на орбиту выведут космический аппарат Коронас-Фотон
12.09.2006
Китайская космонавтика - взгляд из Москвы
2 комментария
№1
18.11.2019 14:11
ждем скоро во всех мобилках нашей страны и мира
+2
Сообщить
№2
18.11.2019 15:26
Ждём в качестве "гильз" для бластеров :)
Какая там плотность по сравнению с современными литиевыми аккумуляторами?
В подлодках, самоуправляемых самолётах, автомобилях тоже ждём :)
+2
Сообщить
Хотите оставить комментарий? Зарегистрируйтесь и/или Войдите и общайтесь!
ПОДПИСКА НА НОВОСТИ
Ежедневная рассылка новостей ВПК на электронный почтовый ящик
  • Разделы новостей
  • Обсуждаемое
    Обновить
  • 19.04 18:09
  • 103
Израиль усиливает меры безопасности в связи с опасениями ударов со стороны Ирана
  • 19.04 16:43
  • 917
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 19.04 16:43
  • 0
«Новая Америка». Как западные корпорации осваивают земли «незалежных» индейцев
  • 19.04 16:35
  • 111
В России запустили производство 20 самолетов Ту-214
  • 19.04 16:24
  • 117
Конкурента российского Су-75 из Южной Кореи впервые представили на выставке
  • 19.04 12:18
  • 17
Командующий ВВС США в Европе о роли авиации в боевых действиях на Украине
  • 19.04 11:50
  • 13
Гендиректор ОАК Слюсарь: испытания SSJ New с российскими двигателями начнутся осенью - Интервью ТАСС
  • 19.04 11:40
  • 1
Новый участник в битве за Арктику
  • 18.04 19:22
  • 18
Первую летную ракету-носитель "Ангара-А5" отправили для испытаний на космодром Восточный
  • 18.04 18:25
  • 12
Британская ПВО может и не выдержать первого удара России (The Telegraph UK, Великобритания)
  • 18.04 17:34
  • 2702
Как насчёт юмористического раздела?
  • 18.04 15:42
  • 1
Сергею Шойгу в парке "Патриот" представили более 30 перспективных образцов вооружения и техники
  • 18.04 15:29
  • 0
Кипящий «котёл» Закарпатья остужать никто не собирается
  • 18.04 13:38
  • 1
Норвегия может приобрести фрегаты класса "Тип-26"
  • 18.04 11:46
  • 74
Членство в НАТО в обмен на территорию. Зачем Армения проводит военные учения с США