Новую технологию, позволяющую создавать лёгкие аккумуляторы, не уступающие по техническим характеристикам литийионным батареям в смартфонах, создали учёные СПбГУ. Результаты исследования опубликованы в Journal of Materials Chemistry A, сообщили в пресс-службе РНФ.
Широко используемые в планшетах, смартфонах и другой электронике литийионные аккумуляторы ограничены по эксплуатационным характеристикам, достаточно долго заряжаются от бытовых электросетей и взрывоопасны, пояснили в Российском научном фонде (РНФ). К тому же, по прогнозам экспертов, к 2050 году мир ожидает кризис добычи лития.
Поэтому специалистами всего мира ведётся поиск альтернативных портативных накопителей энергии, изготовление которых возможно без использования редких или ядовитых химических веществ. Одним из направлений научных работ является создание органических аккумуляторов на основе молекул, способных обратимо запасать электричество за счёт получения или отдачи электронов, рассказали в РНФ.
Учёные из Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ) разработали технологию получения материала для изготовления аккумуляторов из проводящего ток полимера и гидрохинона, который обеспечивает "хранение" электронов.Структурные звенья (мономеры) пластиковой основы перемежаются с молекулами гидрохинона (вещества, используемого в медицине, пищевой промышленности и косметологии) и обеспечивают наибольшее насыщение аккумулятора зарядом.
"В полученном сополимере процессы накопления и отдачи заряда, связанные с фрагментами гидрохинона, происходят с 99% эффективностью. Это значит, что практически весь заряд, потраченный на зарядку (окисление) материала, возвращается при его разрядке (химическом восстановлении)", — рассказали специалисты СПбГУ.
В сообщении РНФ говорится, что две из трёх молекул в полученном полимере — это "накопители" заряда, что обеспечивает высокую ёмкость аккумуляторов: 85-112 миллиампер-час (мАч) на грамм материала, что сравнимо с накопителями зарядов в смартфонах. В среднем литийионном аккумуляторе ёмкость 140 мАч на грамм материала, в свинцовом — 50-60 мАч, рассказал профессор кафедры электрохимии Санкт-Петербургского государственного университета Олег Левин.
Исследователь добавил, что теоретический предел ёмкости заряда нового материала превышает 200 мАч.
"В дальнейшем мы планируем исследовать возможности применения полученного сополимера не только в новых типах водных органических аккумуляторов. Это позволит сделать аккумуляторы более экологичными и эффективными, а также расширить их применение в современных системах хранения энергии", — добавил специалист, слова которого приводят в РНФ.
Таким образом, предложенный метод позволяет получить перспективный для энергетики материал без необходимости сложного предварительного синтеза, что делает способ экономически привлекательным, добавили в фонде.
