Российские учёные научились делать из органики катоды для аккумуляторов с быстрой зарядкой

В не очень отдалённом будущем проблема утилизации аккумуляторов встанет в полный рост. Одним из выходов из данной ситуации могут стать органические материалы в составе батарей, которые будут просто и безопасно перерабатываться. Одними из первых перспективные материалы для аккумуляторов предложили учёные из Сколтеха с коллегами. Более того, российские учёные представили универсальный подход для синтеза материалов с лучшими свойствами.

Фрагмент обложки журнала ACS Applied Energy Materials, посвящённый исследованию российских учёных. Источник: ACS Applied Energy Materials

Направление органических катодных материалов плохо исследовано, утверждают в Сколтехе. Если всерьёз заняться их разработкой можно добиться впечатляющих результатов. В опубликованной в издании ACS Applied Energy Materials статье исследователи рассказали, как смогли синтезировать органический материал для катодов литиевых, натриевых и калиевых аккумуляторов с удельной ёмкостью до 140 мА·ч/г, стабильностью до 1000 циклов заряда и разряда и возможностью быстрой зарядки меньше чем за 1 минуту.

Учёные предложили простой редокс-активный полиимид, который получали в ходе нагрева смеси двух доступных компонентов — ароматического диангидрида и мета-фенилендиамина. Материал оказался привлекательным по характеристикам в различных системах хранения энергии, а не только в литиевых. Это тем более важно, что запасы лития на Земле ограничены, и этот металл не может рассматриваться в качестве долгосрочной перспективы.

«Эта работа интересна не просто потому, что мы исследовали новый органический катодный материал, — рассказывает автор разработки, аспирант Сколтеха Роман Капаев, — Мы предложили новый принцип молекулярного дизайна полиимидов для аккумуляторов, заключающийся в использовании ароматических молекул с аминогруппами в мета-положениях в качестве строительных блоков». Работа прояснила аспекты, которые позволяют лучше понять, в каком направлении надо работать для получения материалов с наилучшими свойствами. Путь показан, кто-то по нему обязательно дойдёт до интересного результата.