W nowym raporcie naukowcy z Skoltech i ich koledzy opisuj\u0105 materia\u0142 organiczny dla nowej generacji urz\u0105dze\u0144 do magazynowania energii, kt\u00f3rego struktura oparta jest na eleganckiej zasadzie projektowania molekularnego. Niedawno zosta\u0142a opublikowana w czasopi\u015bmie ACS Applied Energy Materials i trafi\u0142a na ok\u0142adk\u0119 wydania.<\/p>\n\n\n\n
W miar\u0119 jak wsp\u00f3\u0142czesny \u015bwiat coraz bardziej polega na urz\u0105dzeniach do magazynowania energii, wdra\u017canie zr\u00f3wnowa\u017conych technologii akumulatorowych staje si\u0119 coraz wa\u017cniejsze. Technologie te s\u0105 bardziej ekologiczne, \u0142atwiejsze do recyklingu, wykorzystuj\u0105 tylko ograniczon\u0105 liczb\u0119 element\u00f3w i s\u0105 ta\u0144sze. Organiczne akumulatory s\u0105 po\u017c\u0105danymi kandydatami do takich cel\u00f3w. Jednak organiczne materia\u0142y katodowe, kt\u00f3re mog\u0105 przechowywa\u0107 du\u017co energii na jednostk\u0119 masy, szybko si\u0119 \u0142adowa\u0107, maj\u0105 wysok\u0105 trwa\u0142o\u015b\u0107 i mog\u0105 by\u0107 \u0142atwo produkowane na du\u017c\u0105 skal\u0119, wci\u0105\u017c s\u0105 niewystarczaj\u0105co rozwini\u0119te.<\/p>\n\n\n\n
Aby rozwi\u0105za\u0107 ten problem, naukowcy z Skoltech zaproponowali prosty materia\u0142 o aktywno\u015bci oksydacyjnej \u2014 poliimid. Zsyntetyzowano go przez podgrzewanie mieszanki aromatycznego dianhydrydu i meta-fenylenodiaminy \u2014 obu \u0142atwo dost\u0119pnych reagent\u00f3w. Materia\u0142 wykaza\u0142 obiecuj\u0105cy potencja\u0142 w r\u00f3\u017cnych typach urz\u0105dze\u0144 do magazynowania energii, takich jak akumulatory litowo-jonowe, sodowe i potasowe. Posiada wysok\u0105 pojemno\u015b\u0107 jednostkow\u0105 (do ~140 mAh\/g), stosunkowo wysokie potencja\u0142y redoks, dobr\u0105 stabilno\u015b\u0107 przy cyklicznych obci\u0105\u017ceniach (do 1000 cykli) oraz zdolno\u015b\u0107 do szybkiego \u0142adowania (<1 min).<\/p>\n\n\n\n
Energia i moc wyj\u015bciowa nowego materia\u0142u by\u0142y lepsze w por\u00f3wnaniu do jego wcze\u015bniej znanego izomeru, uzyskanego z para-fenylenodiaminy. Przy pomocy wsp\u00f3\u0142pracownik\u00f3w z Instytutu Problem\u00f3w Chemicznej Fizyk RAN wykazano, \u017ce istniej\u0105 dwie g\u0142\u00f3wne przyczyny lepszej wydajno\u015bci nowego poliimidu. Po pierwsze, mia\u0142 on mniejsze cz\u0105stki i znacznie wi\u0119ksz\u0105 powierzchni\u0119 w\u0142a\u015bciw\u0105, co u\u0142atwia\u0142o dyfuzj\u0119 no\u015bnik\u00f3w \u0142adunku. Po drugie, przestrzenne rozmieszczenie s\u0105siednich jednostek imidowych w polimerze zapewnia\u0142o bardziej energetycznie korzystne wi\u0105zanie jon\u00f3w metali, co zwi\u0119ksza\u0142o potencja\u0142y redoks.<\/p>\n\n\n\n
\u201eTa praca jest interesuj\u0105ca nie tylko dlatego, \u017ce zbadano nowy materia\u0142 katodowy organiczny,\u201d m\u00f3wi Roman Kapaev, doktorant Skoltech, kt\u00f3ry opracowa\u0142 to badanie, \u201eale proponujemy now\u0105 zasad\u0119 projektowania molekularnego poliimid\u00f3w do akumulator\u00f3w, polegaj\u0105c\u0105 na wykorzystaniu aromatycznych cz\u0105steczek z grupami aminowymi w pozycjach meta jako element\u00f3w konstrukcyjnych. Przez d\u0142ugi czas naukowcy zwracali ma\u0142\u0105 uwag\u0119 na ten motyw strukturalny, zast\u0119puj\u0105c go para-fenylenodiamin\u0105 lub podobnymi strukturami. Nasze wyniki daj\u0105 u\u017cyteczne zrozumienie, jak poliimidy do akumulator\u00f3w powinny by\u0107 projektowane na poziomie molekularnym, co mo\u017ce prowadzi\u0107 do uzyskania materia\u0142\u00f3w katodowych o jeszcze lepszych w\u0142a\u015bciwo\u015bciach.\u201d<\/p>\n","protected":false},"featured_media":3840,"template":"","class_list":["post-3825","novosti","type-novosti","status-publish","has-post-thumbnail","hentry"],"acf":[],"yoast_head":"\n