Ученые создали новый перспективный проводящий полимер для аккумуляторных батарей
Исследователи из университета Хьюстона разработали новый эффективный проводящий полимер с элекронно-транспортным типом проводимости на основе редокс-полимера – тип проводящих полимеров, в которых перенос электрона осуществляется главным образом за счет протекания окислительно-восстановительных реакций между соседними фрагментами полимерной цепи. Нафталин-битиофен, который использовался в работе, был впервые получен в 2009 году исследовательской группой из технологической компании Polyera Corporation, штат Иллинойс, и с тех пор применялся при производстве транзисторов, солнечных батарей и др. Легированием нафталин-битиофена ионами лития исследователям удалось получить систему с хорошей электронной проводимостью, которая продемонстрировала стабильность и реверсивность по результатам тысячи циклов зарядки и разрядки батарей.
Исследователи уже давно признали перспективность функциональных органических полимеров, однако попытки создать эффективный проводящий полимер с электронно-транспортной проводимостью долгое время были безуспешными. Усилиями исследовательской группы Инженерного колледжа Куллена Хьюстонского университета во главе с ассистент-профессором по электро- и компьютерному инжинирингу Яном Яо создан новый проводящий полимер, который сможет стать более дешевой альтернативой традиционным неорганическим аккумуляторам, в том числе литиевым батареям, и позволит снизить стоимость продукта для конечного потребителя.
Исследовательская группа Яо фокусируется главным образом на устойчивых “зеленых” органических материалах для производства и хранения энергии. По словам Янлианга Ляна, научного сотрудника университета Хьюстона, принимавшего участие в исследовании, их группа не пытается конкурировать с обычными литий-ионными батареями. Их задача – продемонстрировать новое направление в области энергетики. Обычные неорганические батареи на основе металлов являются дорогими отчасти из-за дороговизны материалов и огромных затрат энергии, используемых для их изготовления. Органические полимеры могут быть изготовлены при относительно низких температурах, что соответственно снизит их стоимость. Они более экологичные, поскольку выделяют меньше углекислого газа, и, в то время, как традиционные материалы конечны, органические полимеры могут потенциально быть синтезированы из биомассы.
По словам Яо, полимер обладает самой высокой производительностью заряда-разряда для органического материала, что подтверждают результаты измерений: за 6 секунд батарея заряжается на 80%, а чтобы зарядить полностью понадобится чуть менее полминуты. Однако несмотря на большие перспективы, пока обычные неорганические батареи способны удерживать больше энергии, чем органические, поэтому работа в этом направлении будет продолжаться. В частности, ученые продолжат исследования полученного полимера, чтобы полностью оценить его потенциал.