Группа ученых из Тяньцзиньского университета и Южно-Китайского технологического университета под руководством профессоров Сюнь Иньхуа и Хуан Фэя представила на страницах журнала Nature прорывную разработку — первую практически применимую органическую литиевую батарею. В качестве материала катода в этом устройстве задействован инновационный проводящий полимер.
Применение полимерного соединения PBFDO позволило добиться стремительной транспортировки ионов лития, превосходной электропроводности и минимальной растворимости материала. Благодаря этим свойствам исследователям удалось создать пакетные ячейки с удельной энергоемкостью свыше 250 Вт·ч/кг, сохраняющие стабильную работу в экстремальном температурном диапазоне от -70 °C до +80 °C. Представленные прототипы емкостью 2,5 А·ч отличаются рекордной массовой загрузкой активного вещества (до 206 мг/см2), что выводит их на один уровень производительности с современными коммерческими литий-ионными аккумуляторами, предлагая при этом экологичную альтернативу.
В отличие от классических неорганических катодов, требующих использования дорогостоящих кобальта или никеля, органические полимеры синтезируются из широкодоступного молекулярного сырья и обладают высокой структурной гибкостью. Разработчики подчеркивают, что созданные элементы сохраняют механическую целостность при интенсивном изгибе, растяжении и сжатии. Кроме того, аккумуляторы успешно прошли строгие тесты на безопасность, включая сквозной прокол, не продемонстрировав деформации или взрывного высвобождения энергии. Подобная эластичность полимера открывает широкие возможности для его использования в гибкой электронике и перспективных носимых системах накопления энергии.
На сегодняшний день поиск устойчивых альтернатив металлсодержащим электродам является приоритетным направлением для научных групп в Японии, Корее и Европе. Несмотря на активные попытки улучшить характеристики материалов и побороть проблему их растворения, большинству исследователей ранее не удавалось создать жизнеспособные пакетные элементы с высокой плотностью энергии и механической прочностью.
Работа, опубликованная в Nature, стала значимым событием, так как демонстрирует полностью функциональный прототип, чьи показатели эффективности вплотную приближаются к характеристикам традиционных литий-ионных систем, обеспечивая при этом беспрецедентную устойчивость к суровым внешним условиям.
Источник: iXBT
