Плотность энергии органических твердотельных батарей повысили на 83%

Электрический транспорт часто упрекают в том, что производство литиевых аккумуляторов вредит окружающей среде. Больше всего претензий к кобальту, добыча которого приводит к загрязнению водных ресурсов. Эту проблему могли бы решить доступные органические материалы, которыми можно было бы заменить редкие металлы. Один из таких вариантов предлагают американские ученые.

Устройство, разработанное в Университете Хьюстона, объединяет органические материалы с другой многообещающей отраслью исследований — твердотельными электролитами. В обычных батареях электрический заряд движется между двумя электродами в жидком растворе, но использование твердого электролита повышает надежность таких аккумуляторов.

Ученые из США сообщают, что преодолели главное ограничение органических твердотельных литиевых батарей. Тогда как кобальтовые катоды славятся высокой плотностью энергии, катоды из органических материалов имеют ограниченную плотность энергии из-за особенностей микроспокических структур внутри катода.

Взяв в качестве основного материала для катода пирен-4,5,9,10-тетраон, ученые использовали в качестве растворителя этанол, чтобы изменить микроструктуру этого органического материала, пишет New Atlas. В результате транспорт ионов улучшился, а энергетическая плотность повысилась до 302 Вт*ч/кг. Это на 83% выше, чем у самых современных твердотельных батарей с органическими катодами.

«Мы разрабатываем дешевые, доступные, органические катодные материалы без кобальта для твердотельных батарей, которые не будут больше зависеть от редких металлов из шахт, — заявил Яо Янь, один из исследователей. — Это исследование — шаг вперед к повышению энергетической плотности аккумуляторов для электромобилей при использовании более экологичных материалов».

Ученые из Южной Кореи нашли решение проблемы, сдерживающей развитие многообещающей литий-металлической батареи. Предложенный ими метод использования сверхтонкого лития открывает путь к производству аккумуляторов с емкостью, в 10 раз превышающей современные аналоги.