В обычных литий-ионных батареях в качестве катодных материалов обычно используются неорганические минералы, такие как оксид кобальта лития или фосфат железа лития. Стоимость их производства зависит от доступных минеральных ресурсов. Кроме того, они представляют опасность при ударах и перегреве.
Одна из альтернатив — гибкие органические материалы. Они более стабильные, плюс их проще синтезировать и перерабатывать, а благодаря гибкости их можно использовать в производстве носимой электроники, пишет SCMP. Однако органические материалы, как правило, страдают от низкой электропроводности, так что часто требуют большого количества проводящих добавок. Кроме того, небольшие органические молекулы склонны растворяться в электролите, что приводит к сокращению срока службы батареи.
Специалисты Тяньцзиньского университета и Южно-Китайского технологического университета разработали в качестве катодного материала полимер поли (бензофурандион), или PBFDO. Он естественным образом проводит электроны и обладает высокой плотностью и низкой растворимостью в электролите.
Заявленная энергетическая плотность составляет около 250 Вт·ч/кг, что ставит разработку в один ряд с коммерческими батареями для электромобилей (240–300 Вт·ч/кг) и превосходит стандартные литий-железо-фосфатные аккумуляторы (160–200 Вт·ч/кг).
Температурный диапазон работы простирается от -70°C до +80°C — значительное улучшение по сравнению с обычными литиевыми батареями, теряющими производительность ниже -20°C и деградирующими выше +50°C.
Вдобавок, технология продемонстрировала высокую механическую гибкость: батарею можно сгибать, сжимать и даже прокалывать без возгорания или взрыва. Отсутствие выделения кислорода практически исключает риск теплового разгона — ключевую проблему безопасности традиционных литиевых батарей.
Как отмечает профессор Сюй Юньхуа, разработка не только соответствует энергетической плотности коммерческих батарей, но и превосходит их по безопасности и рабочему диапазону температур, а также снижает зависимость от таких металлов, как кобальт и никель.
Недавно исследователи из США разработали метод выращивания наноскопических волокон полимерного материала PEDOT, которые по своим характеристикам подходят для изготовления накопителей энергии.
