Наконец-то никаких обещаний. Они уже обеспечили экспериментальные образцы и готовы к промышленному производству.
Учёные обеспечили электрическую проводимость ранее проблемным материалам, и вот какой вышел результат. Рассказываем, что нового в аккумуляторах произошло по факту.
Обновлено 28.02.2024: добавили информацию со свежими исследованиями научной группы и вопросами, которые осталось решить.
🔋 Neovolt.ru ➡ Блог ➡ Новости
Российские учёные из СПбГУ выдали результат усовершенствования Li-Ion на мировом уровне
Тот самый случай, когда можно реально гордиться за наших учёных (научная группа профессора СПбГУ Олега Левина). После трёх лет разработки (а сама концепция существует уже более шести лет) им удалось обеспечить достаточную электропроводимость редокс-активным нитроксил-содержащим полимерным материалам (металлорганическим полимера) для аккумуляторов литий-ионного типа.
👉 Синтезированы полимеры на базе NiSalen-комплекса.
Молекулярная проволока в комплексе никель-салена удерживает энергоёмкие нитроксильные фрагменты. Это стабильное и невероятно эффективное решение для литий-ионной отрасли:
- быстрые химические реакции,
- безопасен ввиду отсутствия окислителей,
- не требует высоких затрат энергии при синтезировании.
🔎 Что учёные уже получили на практике с NiSalen-комплексом
Не все желаемые результаты достигнуты. Но экспериментальные образцы работают, заряжаются и пригодны для эксплуатации.
Реальные эффекты и особенности:
- зарядка в 10 раз быстрее, чем у литий-ионных современных батарей;
- в созданных и работающих прототипах ёмкость меньше на 30%-40%;
- работает при низких температурах (до -40°C и ниже);
- отсутствуют окислители (например, кобальтат лития);
- разработка запатентована и по факту уже готовится к внедрению.
Другие катодные материалы пока не поддерживаются. В будущем полимер можно изменить в структуре под разные электрохимические системы Li-Ion (какие).
Есть и ещё одно ограничение, которое учёные намерены преодолеть не сразу. Сохранить 10-кратный прирост в скорости зарядки при штатной ёмкости (такой же, как у других батарей) пока не выходит.
❌ То есть сейчас у новых аккумуляторов ёмкость меньше, чем и у обычных Li-Ion-батарей с обычными технологиями быстрой зарядки.
Добавлено. Что нового в 2024?
Исследования продолжаются. Последние актуальные отчёты российской научной группы опубликованы на английском языке здесь:
🔗 https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1572665723001704
На текущем этапе установлено, что что снижение проводимости и электроактивности плёнок полимерных комплексов NiSalen при окислении в присутствии H2O не сопровождается расщеплением ковалентно связанной полимерной основы. Вместо этого основным механизмом, ответственным за деструкцию полимера, является необратимое окислительно-индуцированное расщепление связей Ni-O под действием воды как лиганда.
Выяснение механизма деградации, стимулируемой водой — это ключ на пути к созданию устойчивых энергетических материалов на основе полимеров NiSalen, из которых можно изготавливать первые коммерческие образцы.
Сейчас есть вопросы, по которым в научном сообществе возникают споры. Было выдвинуто несколько гипотез, включая гидролиз иминовых связей или координацию молекул воды с атомами никеля. Однако ни одна из них не находит однозначного подтверждения в экспериментальных данных.
Дополнительная задача, возникающая в связи со значительным влиянием заместителей на циклическую стабильность полимерных NiSalen в сухих электролитах — выявить влияние структурных факторов на стабильность окисленных полимеров NiSalen по отношению к воде.
***
В нашем понимании, основная цель разработчиков и учёных — ускорение зарядки. Но и не только.
Удалось достичь продления срока службы при эксплуатации в условиях русской зимы. Напомним, обычный литиевый аккумулятор в мороз без подогрева до t>0°С заряжать нельзя.
Проект представлен в выступлении профессора кафедры электрохимии СПбГУ Олега Левина на YouTube. Там всего 250 просмотров — это незаслуженно мало для реальных достижений учёных.
🔗 Непосредственно сама научная публикация СПбГУ в Chemistry Europe на английском языке.
🔗 Страница проекта в Российском научном фонде.
🔗 Также хотим поделиться ссылкой на материал, в котором обосновывается, почему так много обещают новые аккумуляторы, но ни одного не появилось (спойлер: идеи ради денег).
В этом контексте проект СПбГУ выглядит достойно. Это реальное свершившееся научное достижение, которое заметили в мировой общественности.
PS: Изображения и материалы взяты с сайта СПбГУ.
🔋 Neovolt.ru ➡ Блог ➡ Новости