В СПбГУ разработали аккумуляторы нового типа. Они стремительно заряжаются и безвредны для окружающей среды
7 апреля 2021 года
Исследователи и Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ) разработали аккумуляторы нового типа, которые могут заряжаться в десять раз быстрее литий-ионный аккумуляторов и являются более безопасными с точки зрения вероятности возгорания и последствий утилизации для окружающей среды. Статья о разработке была опубликована в журнале Batteries & Supercaps, а кратко об исследовании рассказывается на сайте СПбГУ.
По словам руководителя группы исследователей профессора кафедры электрохимии СПбГУ Олега Левина, химики рассматривают в качестве материалов, которые могли бы стать основой для новых аккумуляторов, редокс-активные нитроксилсодержащие полимеры. Таким полимерам свойственны высокая плотность энергии (количество энергии на единицу объема) и скорость зарядки и разрядки в результате окислительно-восстановительных реакций. Проблемой при этом является низкая электропроводимость таких полимеров, которая препятствует накоплению заряда.
Российские ученые смогли решить эту проблему, синтезировав полимер на основе комплекса никель-сален (NiSalen). Молекулы этого полимера выступают в качестве молекулярной проволоки, на которую прикреплены энергоемкие нитроксильные фрагменты. Такая архитектура материала позволяет добиться одновременно высоких мощностных, емкостных и низкотемпературных характеристик.
"Когда мы исследовали механизм переноса заряда в этом классе соединений, оказалось, что у них есть два направления развития. Первое - они могут использоваться в качестве защитных слоев в связке с традиционными материалами литий-ионных батарей. И второе - они сами могут стать активным компонентом электрозапасающих материалов", - рассказал Левин.
Работа над этим проектом заняла более трех лет, а из всех полученных полимеров лишь один оказался стабильным и работоспособным. По словам Левина, аккумулятор, созданный на основе нового материала, будет заряжаться примерно в десять раз быстрее, чем литий-ионный аккумулятор, что уже подтверждено результатами экспериментов. При этом пока что опытные образцы на 30-40% отстают от литий-ионных батарей по емкости, и исследователи работают над улучшением этого показателя.
"Новая батарея способна прекрасно проявить себя в ситуациях, когда необходим очень быстрый заряд, или же во время работы при низких температурах. Ее использование абсолютно безопасно - в ней нет ничего, что могло бы загореться или взорваться, в отличие от батарей на основе кобальта, которые сегодня широко распространены. Также в ней содержится в десятки раз меньше металлов, которые могут нанести экологический вред. В небольшом количестве в нашем полимере присутствует никель, но его там во много раз меньше, чем в литий-ионных аккумуляторах", - отметил Левин.
Напомним, ученые из разных стран регулярно сообщают о создании более эффективных аккумуляторов, но появившиеся в последние годы разработки пока не добрались до массового рынка. Подстегнуть развитие этой отрасли может рост продаж электромобилей, связанный с постепенным отказом ряда стран от автомобилей с двигателями внутреннего сгорания.
Источники править
Любой участник может оформить статью: добавить иллюстрации, викифицировать, заполнить шаблоны и добавить категории.
Любой редактор может снять этот шаблон после оформления и проверки.
Комментарии
Если вы хотите сообщить о проблеме в статье (например, фактическая ошибка и т. д.), пожалуйста, используйте обычную страницу обсуждения.
Комментарии на этой странице могут не соответствовать политике нейтральной точки зрения, однако, пожалуйста, придерживайтесь темы и попытайтесь избежать брани, оскорбительных или подстрекательных комментариев. Попробуйте написать такие комментарии, которые заставят задуматься, будут проницательными или спорными. Цивилизованная дискуссия и вежливый спор делают страницу комментариев дружелюбным местом. Пожалуйста, подумайте об этом.
Несколько советов по оформлению реплик:
- Новые темы начинайте, пожалуйста, снизу.
- Используйте символ звёздочки «*» в начале строки для начала новой темы. Далее пишите свой текст.
- Для ответа в начале строки укажите на одну звёздочку больше, чем в предыдущей реплике.
- Пожалуйста, подписывайте все свои сообщения, используя четыре тильды (~~~~). При предварительном просмотре и сохранении они будут автоматически заменены на ваше имя и дату.
Обращаем ваше внимание, что комментарии не предназначены для размещения ссылок на внешние ресурсы не по теме статьи, которые могут быть удалены или скрыты любым участником. Тем не менее, на странице комментариев вы можете сообщить о статьях в СМИ, которые ссылаются на эту заметку, а также о её обсуждении на сторонних ресурсах.
