Гонка за усовершенствованием литиевых аккумуляторов продолжается. По мере изучения научных новостей, я продолжаю поражаться тому, сколько новых технологий и результатов исследований появляется ежедневно. Порой не знаешь, что публиковать, а что нет, ведь заранее узнать, выстрелит технология или нет заранее невозможно. Поэтому приходится рассказывать о том, что интереснее. Сами по себе литиевые аккумуляторы, в том виде, в котором они существуют сейчас, стали прорывом в энергетике. Тем не менее, наличие больших трудностей на пути реализации литиевых аккумуляторов сделали их не самыми совершенными устройствами, поэтому простор для решения различных задач существует большой. Одной из проблем, или несовершенств современных аккумуляторов является применение в конструкции их катодов кобальта. Этот металл не самый безопасный для человека, к тому же его мало на земле и он дорогой.
В поисках альтернативы исследователи из ACS Central Science обратили внимание на органический материал бис-тетрааминобензохинон (TAQ). В своем исследовании они оценили потенциал TAQ в качестве катодного материала для литий-ионных аккумуляторов и обнаружили, что он обладает рядом преимуществ по сравнению с традиционными катодами.
Напомню, что катоды в современных литиевых аккумуляторах являются интеркаляционными. Такие электроды не накапливают ионы-носители заряда на поверхности, а поглощают их внутри своей структуры. То есть они либо осуществляют очень быструю обратимую химическую реакцию с ионами-носителями, либо имеют некоторую наноструктуру, которая может помещать в себя большое количество ионов. Именно изобретение таких электродов сделало возможным литиевые аккумуляторы, так как традиционная (по тем временам) технология с металлическими электродами в жидком электролите приводила к образованию дендритов: литий осаждался неравномерно в виде игольчатых образований и приводил к коротким замыканиям. Потом реакция с выделением кислорода, нагрев и бум. Сейчас идёт речь об изобретении электрода на органической основе.
TAQ представляет собой органическое соединение, которое может быть получено из возобновляемых ресурсов. Он изобилен и нетоксичен, что делает его более экологически чистым вариантом, чем кобальт. Кроме того, TAQ обладает высокой электрохимической стабильностью и может выдерживать длительные циклы зарядки и разрядки без значительной потери емкости.
Для улучшения циклической стабильности и увеличения адгезии TAQ к токосъемнику катода из нержавеющей стали, исследователи добавили в катод TAQ материалы, содержащие целлюлозу и резину. В ходе испытаний новый композитный катод продемонстрировал хорошую производительность, сравнимую с традиционными катодами на основе кобальта.
Источник:
Тяньян Чен и др., Многослойный органический катод для литий-ионных батарей высокой энергии, быстрой зарядки и длительного срока службы (Tianyang Chen et al, A Layered Organic Cathode for High-Energy, Fast-Charging, and Long-Lasting Li-Ion Batteries), ACS Central Science (2024). DOI: 10.1021/accentsci.3c01478
-------------------------------------
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, реакциями и комментариями, а также подписавшись на наши страницы на других площадках и на сервисе поддержки авторов Бусти. Ссылки найдёте в описании канала. Заранее спасибо!
