Новые калий-ионные аккумуляторы: революция в энергетических технологиях

Исследователи из ФИЦ Проблем химической физики и медицинской химии РАН (Черноголовка) достигли значительного прорыва в области создания калий-ионных аккумуляторов. Они разработали органические катоды с рекордной удельной энергоемкостью, что делает их перспективной альтернативой литий-ионным и натрий-ионным системам.

В работе, опубликованной в Journal of Materials Chemistry A, химики предложили два полимерных органических катодных материала, которые синтезируются из трихиноила и тетрааминоферазина. Для полного описания структуры полученных ковалентных органических каркасов использовались разнообразные спектроскопические и физико-химические методы. Важно отметить, что синтез обоих полимеров прост, проходит в одну стадию и легко масштабируется.

Литий-ионные аккумуляторы, являясь основой современной портативной электроники и электротранспорта, достигли предела своей удельной энергоемкости, а стоимость лития продолжает расти. Это стимулирует разработку более доступных альтернатив, включая натрий-ионные и калий-ионные аккумуляторы. Последние обещают улучшенные характеристики, но их создание требует разработки новых материалов для всех основных компонентов: анода, катода и электролита.

Тестирование показало, что новые катоды обладают рекордной удельной энергоемкостью – от 800 до 950 Вт*ч/кг. Кроме того, они сохраняют эффективность при низких температурах (от +20 до -55 градусов), что делает их особенно полезными для аэрокосмических и других высокотехнологичных приложений.

Наша последняя работа посвящена синтезу новых катодных материалов для калий-ионных аккумуляторов. Уникальность органических электродов состоит в том, что они совместимы практически с любыми типами металл-ионных аккумуляторов: литий-, натрий- калий-, магний-, цинк-ионными. Кроме того, за счет аморфности органических материалов ионы способны очень быстро встраиваться в структуру, что открывает возможности для быстрого заряда и разряда аккумулятора.

• Елена Щурик, аспирант ФИЦ ПХФ и МХ РАН

Новые органические катоды для калий-ионных аккумуляторов открывают перспективы для создания более эффективных и доступных источников энергии, что может существенно изменить рынок аккумуляторных технологий в ближайшие годы.

Источник: Минобрнауки РФ