Химики создали органические катоды для калий-ионных аккумуляторов с рекордной удельной энергоемкостью

Литий-ионные аккумуляторы – основа современной портативной электроники и электротранспорта – уже приближаются к своему максимуму возможной удельной энергоемкости, при этом стоимость лития стремительно растет. В связи с этим для многих приложений активно разрабатывается более доступная альтернатива литий-ионным аккумуляторам, в том числе натрий-ионные системы, в которых запасание энергии осуществляется переносом ионов натрия от анода к катоду и обратно. Ведутся работы и по калий-ионным аккумуляторам, которые могут иметь лучшие характеристики, чем натрий-ионные. Однако изготовление таких устройств требует создания новых материалов для всех основных компонентов – анода, катода и электролита. В черноголовском ФИЦ Проблем химической физики и медицинской химии РАН исследователи разработали органические материалы для катодов калий-ионных аккумуляторов с рекордной удельной энергоемкостью. Работа опубликована в Journal of Materials Chemistry A.

В новой работе химики из Черноголовки предложили сразу два полимерных органических катодных материала, которые могут быть получены из трихиноила и тетрааминоферазина. Авторы использовали разнообразные спектроскопические и физико-химические методы для того, чтобы полностью охарактеризовать структуру получившихся ковалентных органических каркасов, в структуру которых встраиваются ионы калия при работе калий-ионных аккумуляторов. При этом синтезы обоих полимеров достаточно просты, проходят в одну стадию и легко масштабируются. Тестирование свойств этих материалов как катодов для калий-ионных аккумуляторов показало, что они обладают рекордной удельной энергоемкостью – 800-950 Вт*ч/кг.