Скоро зарядить телефон можно будет в 10 раз быстрее. Этим выгоды от изобретения питерских учёных не ограничиваются. Ведь новые аккумуляторы станут достойной заменой литийионным, использующимся в самых разных сферах, в том числе и в электромобилях. В чём секрет разработки и как скоро она получит широкое применение?
Потребительские выгоды
Минусов у литийионных аккумуляторов хватает. Это и риск возгорания, и снижение ёмкости на морозе. Прибавьте сюда вред для окружающей среды при утилизации батареек — и потребность в новых аккумуляторах станет очевидной.
Олег Левин, профессор кафедры электрохимии СПбГУ, назвал основной материал для них. Это редокс-активные нитроксилсодержащие полимеры.
По словам Левина, руководящего разработкой, они отличаются высокой плотностью энергии (количество энергии на единицу объёма) и скоростью зарядки/разрядки в результате окислительно-восстановительных реакций.
Тем временем амбициозный отечественный IT-проект SFERA готовится к релизу. Он совсем скоро. Чтобы узнать подробности, перейдите по ссылке.
Как идёт разработка
Всё бы хорошо, но учёные столкнулись с серьёзной проблемой. У этих полимеров низкая электрическая проводимость. Как следствие, заряд накапливается плохо. Не спасают даже добавки с высокой проводимостью, такие как уголь.
Как думаете, что предприняли учёные СПбГУ?
Они синтезировали полимер с необходимыми свойствами. В основе материала лежит комплекс никель-сален (NiSalen). Молекулы этого полимера служат своеобразной сеткой. На ней держатся нитроксильные фрагменты (у них высокая энергоёмкость).
Благодаря этой структуре и достигаются необходимые свойства. Вот как об этом рассказывает Олег Левин:
«Концепция этого материала возникла у нас в 2016 году. В это время мы начали заниматься фундаментальным проектом «Электродные материалы для литийионных аккумуляторов на базе металлорганических полимеров», поддержанным грантом Российского научного фонда. 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 слоёв в связке с традиционными материалами литийионных батарей. И второе — они сами могут стать активным компонентом электрозапасающих материалов».
Больше трёх лет ушло на разработку. Весь первый год учёные тщательно проверяли концепцию. Позже занялись самым сложным — синтезом вещества. Его части оказались хрупкими. Лишь один из полимеров прошёл проверку. Он состоит из комплексов никеля с лигандами, называемыми «сален».
Создают новый аккумулятор с 2016 года. За это время учёные получили катод для него. Анод же можно просто подобрать из имеющихся.
Ждать осталось недолго. Скоро разработка начнёт вытеснять литийионные аккумуляторы. Прорыва в этой области мир ждёт последние 10 лет, и кто только ни заявлял о нём. Однако реальных успехов пока нет ни у кого.
Как думаете, почему так? Может, технологии уже где-то внедрены, а мы о них просто не знаем?
Читайте также:
- «Роскосмос» раскрыл подробности о группировке аппаратов, создаваемых для российского спутникового интернета
Материал создан при поддержке проекта SFERA
#технологии #россия #наука #энергетика #it