Ульм университеті мен Жан Руксель атындағы материалдар институты ғалымдары сирек металдарды пайдалануды қажет етпейтін батарея электродтарына арналған жаңа органикалық материалдар класын әзірледі. Зерттеу нәтижелері ACS Applied Polymer Materials журналында жарияланды.
Зерттеушілер теріс электродтарда қолдануға арналған бірнеше полимердің құрамына би(бензимидазол) негізіндегі молекулалық құрылымды енгізді. Бұл қосылыстар суперэлектрон донорлары санатына жатады және электрохимиялық реакциялар кезінде электрондарды өте тиімді бере алады.
Әзірленген полимерлердің екеуі Li⁺/Li жүйесіне қатысты шамамен 2,1 В кернеуде тиімді жұмыс істейтінін көрсетті. Мұндай төмен кернеу органикалық полимерлердің бұл түрі үшін сирек кездесетін көрсеткіш саналады және олардың жаңа буын аккумуляторларының құрамдас бөлігі ретінде қолдануға әлеуеті жоғары екенін аңғартады.
Қазіргі литий-ионды аккумуляторлардан айырмашылығы – органикалық негіздегі батареялардың құрамында стратегиялық маңызды әрі улы металдар болмайды. Мұндай материалдарды өндіруге аз энергия жұмсалады, қолжетімді шикізат пайдаланылады және оларды қайта өңдеу мүмкіндігі жоғары. Сонымен қатар органикалық компоненттер химиялық құрылымды жобалауда кең мүмкіндік беріп, толықтай металлсыз молекулалық батареяларды жасауға жол ашады.
Алайда сынақ барысында үлгілер бірнеше зарядтау-разрядтау циклінен кейін тиімділігінің төмендейтінін көрсетті. Зерттеушілер мұны электрохимиялық процестер кезінде молекулалар тотықсызданғанда түзілетін жоғары реакциялық қабілетке ие карбендердің пайда болуымен байланыстырады. Бұл тұрақсыз бөлшектер уақыт өте келе материал құрылымын бұзады.
Ғалымдардың пікірінше, келесі кезеңде би(бензимидазолдың) электрондық қасиеттерін сақтай отырып, карбендердің түзілуіне жол бермейтін жаңа молекулалық құрылымдарды әзірлеуге басымдық берілуі тиіс. Бұл ұзақ қызмет ететін әрі энергия сақтау жүйелері нарығында бәсекеге қабілетті органикалық батареяларды жасау үшін маңызды қадам болмақ.
Дереккөз: https://www.ixbt.com/live/supply/razrabotany-pervye-organicheskie-polimery-dlya-anionno-ionnyh-batarey.html
Фото: Istock