Группа российских ученых из нескольких научных центров разработала органический электродный материал для высокоемких и мощных калиево-ионных батарей. Он может стать экологически чистой и дешевой альтернативой литий-ионным батареям. Статья об исследовании опубликована в журнале Journal of Power Sources.
Известно, что одним из недостатков литий-ионных батарей является ограничение скорости отдачи и хранения энергии. Это не позволяет заряжать и разряжать устройство без ущерба для его работы. Кроме того, литий – это исчерпаемый металл, добываемый из подземных месторождений.
Массовое использование литиевых батарей в конечном итоге приведет к дефициту лития и росту цен на производство литий-ионных элементов.
Ученые создали органическое соединение, которое заменит неорганические материалы для производства калиево-ионных батарей.
Октагидрокситетраазапентацендион (OHTAPQ) – это новый электродный материал для анода калиево-ионных батарей с высокой удельной емкостью заряда. Он сочетает в себе высокую производительность и стабильность по количеству циклов заряда-разряда.
“При разработке органических материалов для батарей мы преследуем две цели. Первая – создать эффективную батарею, которая хранит много энергии и имеет небольшой вес. При том же количестве циклов зарядки-разрядки, но с большим запасом энергии, батарея прослужит дольше. Вторая – добиться ее стабильности с точки зрения количества циклов заряда-разряда, в течение которых она будет оставаться работоспособной. Электрод на основе OHTAPQ продемонстрировал высокую удельную емкость и стабильную работу в течение 1200 циклов заряда-разряда. Это позволит использовать материал в сверхбыстрых батареях для любых устройств”, — рассказывает Иван Жидков, доцент кафедры электрофизики Уральского федерального университета.
Испытав новый материал в качестве анода, ученые пришли к выводу, что он может достичь рекордно высоких характеристик для калиево-ионных батарей.
“Органические батареи имеют большой потенциал для широкого применения. Органические материалы легче неорганических и хранят больше энергии. Например, если облегчить батареи электромобиля, то автомобиль будет весить меньше или хранить больше энергии при том же весе, а значит, будет иметь больший запас хода. То же самое относится к телефонам и другим устройствам, работающим от батарей”, — объясняет Жидков.
