wparik 
Цинковые батареи могут стать практически «бессмертными» (иллюстративное фото) | Unsplash
3D-батарея из цинк-органического полимера может отработать 40 тысяч циклов и при этом почти полностью сохранить свою первоначальную мощность. Раньше такое считалось невозможным.
Исследователи из Китая и Сингапура разобрались с главной проблемой органических батарей, сообщает interestingengineering.com. Такие батареи считались перспективным решением – так как они легкие, поддаются переработке и не содержат токсичных металлов. Но большим минусом всегда было то, что им не хватало мощности и стабильности.
Теперь исследователи представили полимер на основе гексаазатрифенилена под названием HAT-TP, который устанавливает новый стандарт в области хранения энергии. Он обеспечивает впечатляющее начальное разрядное напряжение 1,32 В и сохраняет 93,4% своей емкости после 40 тысяч циклов. Это достижение является одним из самых долговечных показателей, когда-либо зафиксированных для цинк-органических аккумуляторов на водной основе.
Відео дня
Ученые создали полимер HAT-TP, связав гексаазатринафтилен (HAT-CN) и гексааминотриптицен (THA-NH₂) в трехмерный каркас. Такая архитектура подавляет растворимость и увеличивает количество электроактивных центров, доступных для координации ионов. Анализы ex situ и моделирование с использованием теории функционала плотности показали, что батарея работает посредством обратимого механизма совместной вставки Zn²⁺/H⁺ (это обеспечивает процесс переноса пяти электронов для высокой окислительно-восстановительной активности).
Теоретическое моделирование показало более сильный прирост свободной энергии Гиббса для связывания Zn²⁺/H⁺ в HAT-TP по сравнению с HAT-CN, что объясняет его высокий потенциал разряда. «Наша работа демонстрирует, что трехмерная молекулярная полимеризация является мощной стратегией для преодоления давних барьеров в цинк-органических батареях», — заявили авторы исследования. Они считают, что принципы проектирования 3D-полимеров могут преобразовать и другие системы, включая литий-серные и натриевые аккумуляторы.
Ранее стало известно, что литиевые батареи кардинально улучшила новая технология из Китая. Элементы батареи могут безопасно работать в течение тысяч часов.
Также сообщалось, что сверхъемкие батареи могут работать на простом воздухе. Ключом к прорыву стало внедрение уникального материала – графеновой «мезогубки».
