Исследования по улучшению полимерных аккумуляторов
Группа ученых из Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук (ФИЦ ПХФ и МХ РАН) сделала заметное открытие в области электрохимических источников энергии. В лабораториях по разработке передовых электродных материалов и функциональных материалов для медицины предложен новый подход к самосгущению электролита. Эта методика открывает перед нами перспективы создания более эффективных гелевых электролитов, которые могут быть применены не только в калий-ионных батареях, но и в различных других энергетических устройствах.
Переход к новым технологиям
В условиях необходимости обеспечения устойчивого развития энергетических накопителей происходит переход от традиционных литий-ионных аккумуляторов к новым технологиям, что является важным этапом на пути к более устойчивому будущему. Одной из многообещающих альтернатив являются калий-ионные батареи. Их преимущества заключаются в доступности калия на рынке и возможности снизить стоимость производства. Однако на текущий момент внедрение этих батарей сталкивается с несколькими техническими проблемами, связанными с оптимизацией компонентов и разработкой эффективных электролитов.
Проблемы гелевых полимерных электролитов
Одной из головных болей разработчиков аккумуляторов остается задача создания безопасных и стабильных гелевых полимерных электролитов, которые будут обеспечивать необходимую электропроводность и прочность. В литий-ионных системах хорошо зарекомендовали себя гели, созданные в ходе in situ полимеризации с использованием растворимых инициаторов. Однако для калий-ионных батарей этот процесс не так прост, так как применяемый инициатор KPF6 не запускает нужную реакцию полимеризации.
Инновационное решение
В данном исследовании предложено решение, заключающееся в использовании нового компонента — NOPF6, который активирует полимеризацию диизоксолана (DOL) прямо в ячейке аккумулятора. Это позволяет гелевому электролиту формироваться во время работы батареи. Такой подход привел к созданию первых калий-ионных батарей с гелевым полимерным электролитом на основе DOL и значительно улучшил их циклическую стабильность.
Детальный анализ и перспективы
Проведенное исследование реакции полимеризации с использованием газовой хроматографии-масс-спектрометрии (GC-MS) дало возможность выявить ключевые промежуточные соединения и понять механизмы стабилизации оксониевых ионов, а также структуру конечных групп полимерных цепей. Эти фундаментальные результаты, совместно с предложенной методикой самосгущения электролита, открывают новые горизонты для создания высокоэффективных гелевых электролитов, которые могут быть использованы не только в калий-ионных батареях, но и в различного рода энергетических устройствах.
Вклад в будущее аккумуляторов
Новый подход, предложенный исследователями, представляет собой значимый шаг вперед в создании безопасных, прочных и экономически эффективных аккумуляторов будущего. Эти инновации могут существенно изменить текущее положение дел, способствуя устойчивому развитию в сфере энергетики.
Среди участников исследования можно выделить Е. Щурика, Ю. Балуду, О. Краевую из лаборатории перспективных электродных материалов, а также С. М. Алдошина, который является научным руководителем ФИЦ ПХФ и МХ РАН, и П. Трошина из лаборатории функциональных материалов для медицины.
Статья с подробностями исследования опубликована в журнале Sustainable Energy and Fuels — https://doi.org/10.1039/D4SE01421A.
По материалам:
https://icp-ras.ru/o-centre/nauchnye-publikacii-fic-pxf-i-mx-ran/razvitie-gelevyx-polimernyx-elektrolitov-dlya-kalij-ionnyx-batarej-novye-podxody-i-perspektivy/,
https://www.elec.ru/news/2025/05/22/razvitie-gelevyh-polimernyh-elektrolitov-pozvolit.html
Получите бесплатный доступ к системе Техэксперт на 7 дней
Оставайтесь с нами в соц сетях!