Новата батерия е разработка на учени от Държавния университет в

Новата батерия е разработка на учени от Държавния университет в Санкт Петербург
(снимка: СПбГУ)

Руски химици създадоха нов вид акумулатори, които могат да се зареждат 10 пъти по-бързо от литиево-йонните и също по този начин са по-безопасни във връзка с вероятността от взривяване и пожар.

За основа на новата батерия учените от държавния университет в Санкт Петербург отпред с проф. Олег Левин имат намерение да употребяват редокс-активни нитроксилсъдържащи полимери. Те се характеризират с висока енергийна компактност (количество сила на единица обем) и скорост на зареждане и разреждане вследствие на редокс (редукционно-окислителни) реакции, заяви.

Използването на сходни полимери сега е затруднено от незадоволителната им електрическа проводимост – те предотвратяват натрупването на заряд даже при съществуване на добавки с висока проводимост като въглен.

За да разрешат този проблем, съветските учени полимер въз основата на никел-саленов (NiSalen) комплекс. Молекулите на този полимер работят като молекулярна жица, към която са прикрепени енергоемки нитроксилни фрагменти. Тази молекулярна архитектура на материала разрешава да се реализиран по едно и също време характерности като висока мощ, потенциал и ниска работна температура.

„ Разработихме концепцията за този материал през 2016 година По това време започнахме да работим по фундаменталния план „ Електродни материали за литиево-йонни акумулатори на основата на органометални полимери ”, подсилен с безплатна помощ от Руската научна фондация. Когато изследвахме механизма на транспорт на заряд в този клас съединения, се оказа, че те имат две посоки на развиване. Първият е, че могат да се употребяват като защитни пластове дружно с обичайните материали за. И второто – те самите могат да се трансфорат в деен съставен елемент на електрически материали за предпазване ”, споделя Левин.

Разработването на полимера е лишило повече от три години. През първата година учените тествали концепцията за новия материал: те смесили обособените съставни елементи, моделиращи проводимата верига, и редокс-активните нитроксил-съдържащи полимери. За тях било значимо да се уверят, че всички елементи на структурата работят добре дружно и се укрепват взаимно.
още по тематиката
След това почнал стадият на синтез на веществото. Това е най-трудното при основаването на нов материал. Факт е, че той включва чувствителни съставни елементи, които елементарно могат да се разрушат с най-малката неточност на учения.

От няколкото получени полимера единствено един се оказал постоянен и работещ. Основната верига на новия материал се образува от никелови комплекси с лиганди, които се назовават „ сален ”. Той се свързва посредством ковалентни връзки към постоянен свободен радикал, който има способността бързо да се окислява и редуцира (зарежда и разрежда).

„ Батерията, основана благодарение на нашия материал, ще се зарежда за секунди – към 10 пъти по-бързо от литиево-йонната. Вече изяснихме това вследствие на опити. На този стадий обаче тя изостава с 30-40% във връзка с потенциала. Сега работим за увеличение на тази цифра, като в същото време поддържаме скоростта на зареждане-разреждане ”, споделя Левин.

Вече е основан катод за новата батерия – позитивен електрод на химически източник на ток. Той се нуждае от негативен електрод – анод. Въпросният обаче не е нужно да се основава от нулата – може да бъде определен някой от съществуващите разновидности. Заедно, устройствата образуват система, която в някои области може скоро да измести литиево-йонните акумулатори.



„ Новата батерия е в положение да се потвърди съвършено в обстановки, когато се нуждаете от доста бързо зареждане или по време на работа при ниски температури. Използването ѝ е безусловно безвредно – в нея няма нищо, което може да се възпламени или експлодира, за разлика от необятно публикуваните през днешния ден акумулатори на основата на. Съдържа и десетки пъти по-малко метали, които могат да причинят щета на околната среда. Никелът участва в дребни количества в нашия полимер, само че е в пъти по-малко, в сравнение с в литиево-йонните акумулатори ”, разяснява Олег Левин.

Сега учените аплайват за патент за своето откритие. Неговият легален притежател ще бъде Държавният университет в Санкт Петербург. Подробности за създаването са оповестени в сп Batteries & Supercaps.