Исследователи Центра энергетических наук и технологий Сколтеха вместе со специалистами Института проблем химической физики РАН и Российского химико-технологического университета им. Д. И. Менделеева разработали новый материал, который позволит улучшить характеристики быстрозаряжаемых металл-ионных аккумуляторов. Об этом в понедельник сообщила пресс-служба Сколтеха.

Литий-ионные аккумуляторы на основе неорганических материалов (таких как оксиды, фосфаты и др.) сегодня занимают доминирующее положение на мировом рынке, но их совершенствование затруднено. Проблема может быть решена за счет применения в производстве органических соединений в качестве катодных материалов. Они обладают высокой удельной энергоемкостью, а также высокой скоростью заряда и устойчивостью к механическим деформациям, которых нет у тяжелых элементов, используемых в создании аккумуляторов сегодня. Экологичность обеспечивается за счет того, что органические материалы содержат только элементы, встречающиеся в живой природе, а значит могут производиться на основе возобновляемых ресурсов.

"Учеными Центра энергетических наук и технологий Сколтеха совместно с ИПХФ РАН и РХТУ им. Д. И. Менделеева, был создан новый полимерный катодный материал для быстрозаряжаемых металл-ионных аккумуляторов, превосходящий по многим характеристикам все предыдущие аналогичные разработки. <...> Полученные учёными результаты подтверждают перспективность использования органических соединений в качестве катодов для "быстрых" металл-ионных аккумуляторов. Дальнейшее развитие данного проекта может привести к созданию нового поколения аккумуляторных материалов, обладающих ещё большей емкостью при высокой скорости заряда. Именно такие аккумуляторы сейчас крайне востребованы на рынке портативных устройств и электромобилей", - говорится в сообщении.

Группа исследователей под руководством профессора Сколтеха Павла Трошина использовала для создания нового катодного материала на основе соединения полифениламинового ряда - одного из наиболее перспективных классов органических катодных материалов для металл-ионных аккумуляторов.

"Катодные материалы на основе политрифениламина и его аналогов, описанные в литературе, обладают потрясающими рабочими характеристиками в металл-ионных аккумуляторах. В частности, они демонстрируют высокий потенциал разряда, хорошую стабильность при циклировании, а также способны работать при больших скоростях заряда/разряда. Однако низкая удельная емкость известных полимеров данной группы ограничивает их коммерциализацию. Поэтому, нами была поставлена задача смоделировать и исследовать новые макромолекулы, потенциально обладающие более высокой энергоемкостью", - приводятся в сообщении слова первого автора научной работы, аспиранта Сколтеха Филиппа Обрезкова.

Помимо литиевых аккумуляторов ученые смогли создать перспективные натрий- и калий-ионные образцы. Специалисты Сколтеха отмечают, что использование органических катодных материалов позволяет полностью отказаться от использования дорогостоящих соединений лития при производстве аккумуляторов, заменив их на дешевые соли натрия и калия. Результаты исследований опубликованы в Journal of Material Chemistry A.