Kaakit-akit na murang organikong materyal para sa mga susunod na henerasyon na baterya

Saklaw ang Mga Materyal na Na-apply na Energy na ACS Dami ng 4 Isyu 5. Kredito: Mga Kagamitan ng Aplikadong Energy na ACS na Gagamit

Ang isang bagong ulat ng mga siyentipiko at kasamahan sa Skoltech ay naglalarawan ng organikong materyal para sa isang bagong henerasyon ng mga aparato sa pag-iimbak ng enerhiya, na ang istraktura nito ay tumutugma sa matikas na prinsipyo ng disenyo ng molekular. Kamakailan ay nai-publish sa Inilapat na mga materyales sa enerhiya na ACS at ginawa ang pabalat ng magasin.

Habang ang modernong mundo ay lalong umaasa sa pag-iimbak ng enerhiya, nagiging mas mahalaga upang ipakilala ang napapanatiling, mas kalikasan na mga teknolohiya sa baterya na madaling mag-recycle, umaasa lamang sa mga mayamang elemento at murang. Para sa mga naturang layunin, ang ginustong mga kandidato ay mga organikong baterya. Gayunpaman, ang mga materyal na organikong katod, na nag-iimbak ng maraming enerhiya bawat yunit ng masa, ay maaaring mabilis na singilin, matibay at sa parehong oras madaling gawin sa isang malaking sukat at mananatiling hindi pa mauunlad.

Upang malutas ang problemang ito, ang mga mananaliksik sa Skoltech ay nagmungkahi ng isang simpleng redox polyimide. Ito ay na-synthesize sa pamamagitan ng pag-init ng isang halo ng mabangong dianhydride at meta-phenylenediamine, parehong madaling magagamit na mga reagent. Nagpakita ang materyal ng mga promising katangian ng iba’t ibang uri ng mga aparato sa pag-iimbak ng enerhiya tulad ng mga baterya na batay sa lithium, sodium at potassium. Ito ay may isang mataas na tiyak na kapasidad (hanggang ~ 140 mAh / h), isang medyo mataas na potensyal na redox, pati na rin ang disenteng katatagan sa bisikleta (hanggang sa 1000 cycle) at ang kakayahang singilin nang mabilis (<1 min).

Ang lakas at ani ng kapangyarihan ng bagong materyal ay nakahihigit kaysa sa dating kilalang isomer, na nagmula sa nang sa gayon-phenylenediamine. Sa tulong ng Institute of Chemical Physics ng Russian Academy of Science, ipinakita na ang dalawang kadahilanan para sa pinakamahusay na pagganap ng bagong polyimide ay dalawa. Una, mayroon itong mas maliit na mga maliit na butil at isang mas malaking tiyak na lugar sa ibabaw, na ginagawang mas madali ang kalat sa mga carrier ng singilin. Pangalawa, ang spatial na pag-aayos ng mga katabing imide unit sa polimer ay ginawang posible upang maisulong ang pagbubuklod ng mga ion ng metal na mas masigla, na tumaas ang mga potensyal na redox.

“Ang gawaing ito ay kagiliw-giliw hindi lamang dahil ang isa pang materyal na organikong katod ay napag-aralan,” sabi ni Roman Kopayev, isang mag-aaral ng doktor sa Skoltech na bumuo ng pag-aaral. – Nagmumungkahi kami ng isang bagong prinsipyo ng disenyo ng molekular ng mga baterya ng polyimide, na gumagamit ng mga mabangong mga molekula mula sa pangkat sa meta posisyon bilang mga bloke ng gusali. Sa loob ng mahabang panahon, hindi gaanong binigyang pansin ng mga siyentista ang istrakturang motif na ito at ginamit ito nang sa gayon-phenylenediamine o mga katulad na istraktura sa halip. Ang aming mga resulta ay isang magandang pahiwatig para sa pag-unawa sa kung paano dapat idisenyo ang mga baterya ng polyimide sa antas ng molekular, at maaari itong humantong sa mga materyal na katod na may mas mahusay na pagganap. “

Tulong: “m-Phenylenediamine bilang isang bloke ng gusali para sa mga materyales ng polyimide cathode ng baterya na “Roman R. Kopayev, Alexei Grigoryevich Shcherbakov, Alexander Fyodorovich Shostakov, Kit J. Stevenson at Pavel Alexandrovich Troshin, Marso 3, 2021, Inilapat na mga materyales sa enerhiya na ACS.
DOI: 10.1021 / acsaem.1c00092

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Ang Koponan sa Underwater Archeology ay Nakahanap ng 9,000-Taong-Taong Mga Bato ng Artifact

Kredito: Unibersidad ng Texas sa Arlington Ang pangkat ng arkeolohiya sa ilalim ng dagat ay natagpuan ang mga sinaunang obsidian na natuklap na 2,000 milya...

Nabawasan ang Panganib sa Kanser Kabilang sa Mga Pasyente sa Pagkabigo ng Puso na Gumagamit ng Statins

Ang paggamit ng Statin ay na-link sa isang pinababang panganib ng cancer sa mga pasyente na may kabiguan sa puso. Kredito: European Heart...

Tagumpay sa Teknolohiya ng Ultrathin para sa Revolution ng Night Vision – “Ginawa Namin ang Hindi Makikita”

Sinabi ni Dr. Rosso Camacho Morales na ang mga mananaliksik ay "hindi nakikita, nakikita." May-akda: Jamie Kidston, Australian National University Hayaan may ilaw! ...

Kapag Kakulangan sa Trabaho ng mga empleyado, Nakakuha sila ng Paranoid – At Aggressive

Kung ang mga empleyado ay walang kapangyarihan sa lugar ng trabaho, maaari silang makaramdam ng mahina at paranoid. Sa halip, ang paranoia na...

Ang kabuuang solar eclipses ay nag-iilaw sa solar wind

Pinapayagan ng mga espesyal na filter na masukat ang mga siyentipiko ng iba't ibang mga temperatura sa corona sa panahon ng pangkalahatang mga eclipse...

Newsletter

Subscribe to stay updated.