Органічний катод розширює межі батареї

Конструкція з провідного полімеру забезпечує вищу щільність енергії, ширшу температурну стійкість і підвищену безпеку літій-іонних елементів.

Дослідники з Університету Тяньцзіня та Південно-Китайського технологічного університету розробили органічну літій-іонну батарею, побудовану навколо спеціального катодного матеріалу.Дослідження описує провідний полімерний електрод, розроблений для вирішення давніх обмежень у продуктивності органічних батарей.

Звичайні літій-іонні батареї покладаються на неорганічні катоди, що містять такі метали, як кобальт і нікель, що викликає занепокоєння щодо доступності ресурсів, безпеки та механічної жорсткості.Органічні електродні матеріали, навпаки, отримують із більш багатих джерел і можуть бути структурно адаптовані, але історично стикалися з проблемами досягнення високої щільності енергії та швидкого транспортування іонів літію.

Дослідницька група розробила провідний полімер типу n, відомий як полібензофурандіон або PBFDO, як катодний матеріал.Полімер демонструє високу електронну провідність, швидкий транспорт іонів літію та стабільну структурну поведінку в різних умовах.Використовуючи цей матеріал, команда зібрала мішечний елемент, який досяг щільності енергії понад 250 ват-годин на кілограм.Для порівняння, літій-залізо-фосфатні батареї зазвичай коливаються від 160 до 200 ват-годин на кілограм.

Батарея працювала в діапазоні температур від мінус 70 градусів за Цельсієм до 80 градусів за Цельсієм.У механічних випробуваннях органічний катод зберіг структуру та ємність після згинання та стиснення.Елемент із мішечком рівня ампер-години також пройшов випробування на прокол без пожежі чи вибуху.

«Це дослідження долає традиційні обмеження технології акумуляторів з точки зору залежності від ресурсів і впливу на навколишнє середовище», — сказав професор Сюй Юньхуа, провідний дослідник.«Це не тільки відповідає щільності енергії комерційних акумуляторів, але також забезпечує чудову безпеку та набагато ширший діапазон робочих температур».

Дослідники працюють над пілотним виробництвом і досліджують застосування в гнучкій електроніці, переносних пристроях і легких системах зберігання енергії, де безпека, адаптивність і температурна стійкість є критично важливими.