Группа исследователей из Университета Тохоку, работая совместно с компанией Nitto Boseki Ltd., разработала инновационный органический окислительно-восстановительный полимер. Это решение направлено на устранение ключевых недостатков, препятствующих созданию более безопасных и экологичных аккумуляторов на основе водных растворов. В детальном отчёте, опубликованном в журнале Polymer Journal, представлен высокоэффективный материал для электродов, совместимый с водными электролитами и обладающий возможностью вторичной переработки.
Органические аккумуляторы, использующие полимеры, синтезированные из широко распространённых в природе элементов, представляют собой перспективное направление развития. Но существенная часть эффективных органических соединений, применяемых для хранения энергии, обладает гидрофобными свойствами, ограничивающими их эффективность в водных системах.
Научная группа из Тохоку нашла выход из этой ситуации, осуществив химическое связывание молекулы гидрохинона, обладающей значительной ёмкостью, с полиаллиламином — основой водорастворимого полимера. Полученная полимерная структура не только адаптирована для использования в аккумуляторах на водной основе, но и использует электростатическое отталкивание для подавления распространённой побочной реакции, снижающей эффективность гидрохинона.
В ходе экспериментальной работы исследовательская группа создала «воздушно-полимерную» батарею с применением нового материала. В процессе испытаний батарея продемонстрировала высокий уровень стабильности, потеряв всего 1% своей ёмкости после более чем 100 циклов. Кроме того, использование электролита на водной основе устраняет риск возгорания, характерный для традиционных батарей.
Ранее сообщалось о схожем достижении, что подчёркивает растущий интерес к созданию аккумуляторов, пригодных для повторного использования. В той работе группа из Массачусетского технологического института разработала самособирающийся твердотельный электролит из молекул, напоминающих кевлар, который можно растворить в органическом растворителе для последующей переработки. Новый полимер, разработанный исследователями из Университета Тохоку, также демонстрирует возможность вторичной переработки, но основанную на ином принципе: его можно разложить на составляющие компоненты посредством обработки кислотой.
Источник:
nature