2019年11月13日
与RAS化学物理问题研究所的科学家和乌拉尔联邦大学的研究人员合作Skoltech已经证明用有机材料开发高容量、大功率电池是可能的，而不需要使用锂或其他稀有元素。欧洲杯足球竞彩
此外，他们在快速充放电钾基电池中展示了显著的正极材料稳定性和前所未有的能量密度。欧洲杯足球竞彩研究结果已在材料化学学报A欧洲杯足球竞彩，物理化学快报,化学通讯。
锂离子电池在人类的日常生活中是不可避免的:它被广泛用于能量存储，特别是便携式电子产品。随着电动汽车的快速发展，对电池的需求也在不断增加。
例如，沃尔沃计划到2025年将电动汽车占其累计销量的比例提高到50%。戴姆勒已经宣布，它打算完全停止使用内燃机，将重点转向电动汽车。
但是，锂离子电池的大规模使用导致了生产所需资源的严重短缺。通常用于阴极的过渡金属，如镍、钴和锰，非常稀有和昂贵，而且有毒。
虽然大部分储量较低的锂是由少数几个国家生产的，但全球锂供应太少，无法让所有传统汽车都被锂电池驱动的电动汽车取代。
正如德国能源经济研究中心(FFE)预测的那样，在未来的几十年里，锂储量的短缺可能会成为一个主要问题。科学家们最近提出考虑其他的替代品，比如钾和钠，它们的化学性质与锂类似。
在Pavel Troshin教授的带领下，Skoltech的研究人员在开发基于有机正极材料的钾和钠电池方面取得了相当大的进展。欧洲杯足球竞彩这项研究的成果已在三份顶级国际科学期刊上发表。
第一篇论文描述了一种由六氮杂三苯碎片组成的聚合物。这种新材料同样适用于锂电池、钾电池和钠电池，它们可以在30到60秒内充电，即使经过数千次充放电循环也能保持能量储存能力。
多功能性是有机材料的主要优点之一。欧洲杯足球竞彩它们的氧化还原机制对反离子的性质没有太大的特异性，这使得寻找锂离子电池的替代品更容易。随着锂价格的上涨，用更便宜的钠或钾来替代它是有意义的，因为它们永远不会用完。至于无机材料，事情要复杂得多欧洲杯足球竞彩。
罗马卡普耶夫，博士生，斯科尔科
Kapaev是第一篇论文的第一作者。这种情况下的缺点是，六氮杂三苯基聚合物阴极的工作电位很低(相对于K接近1.6 V+/K势)，导致储能能力下降。
在第二项研究中，研究人员提出了另一种材料，一种基于二氢吩嗪的聚合物，它克服了这一缺点，并保证了电池的平均工作电压增加，最高可达3.6 V。
芳香族聚合物胺可以作为金属离子电池的高电压有机阴极。在我们的研究中，我们首次使用聚n -苯基-5,10-二氢吩嗪作为钾电池的阴极。通过彻底优化电解液，我们获得了593 W×h/kg的比能，这是目前已知的所有k离子电池阴极的最高值。
Philipp Obrezkov, Skoltech的博士生
奥布雷兹科夫是第二篇论文的第一作者。金属离子电池的一个主要问题，特别是那些包含金属阳极的电池，是金属树突生长到电池中，导致短路。这些通常伴随着火灾甚至爆炸。
通过用它们的合金取代纯碱金属，可以防止这一点，这些金属在电池工作温度下处于液态状态。最近教授John B. B. Goodenough是2019年诺贝尔奖获奖者，提出了这一点。众所周知，低熔点钾和钠合金（NAK）含有近22％的重量钠，熔点为-12.7℃。
在第三项研究中，一种类似于钾钠合金的碳纸被用作阳极，而早先得到的氧化还原活性聚合物被用作阴极。研究发现，这种电池可以在10秒内充放电。
有趣的是，其中一种聚合物阴极在钾电池中表现出最高的能量容量，而另一种聚合物阴极表现出出色的稳定性，在10000次充放电循环后仅损失11%的容量。此外，基于这两种材料的电池表现出了超级电容器约10万W/ kg-a级的功率特性。欧洲杯足球竞彩
目前，金属离子电池和超级电容器是最常见的储能解决方案。前者单位质量储能量大，但充电速度慢，多次循环后容量损失较快;后者充电速度快，可承受数万次循环，但容量较差。
帕维尔·特罗辛，斯科科技的队长
Troshin补充道,“我们的研究表明，电活性有机材料可以为结合金属离子电池和超级电容器优势的新一欧洲杯足球竞彩代电化学储能器件铺平道路，从而消除对昂贵的过渡金属化合物和锂的需要”。
来源:https://www.skoltech.ru/en/