Химики СПбГУ создали новый тип аккумулятора, который будет заряжаться в десять раз быстрее литий-ионного

Учёные Санкт-Петербургского государственного университета разработали новый тип аккумулятора, который может заряжаться в десять раз быстрее литий-ионного. Результаты исследования, поддержанного грантом РНФ, опубликованы в журнале Batteries & Supercaps.

Как уточнили в пресс-службе СПбГУ, у популярных сегодня аккумуляторов литий-ионного типа имеется ряд серьёзных недостатков: возможное возгорание, потеря ёмкости на холоде, а также существенная угроза экологии при утилизации исчерпавших свой ресурс батарей.

По словам профессора кафедры электрохимии СПбГУ Олега Левина, в качестве материалов, которые могли бы стать основой для новых аккумуляторов, химики рассматривают редокс-активные нитроксилсодержащие полимеры. Но использование таких полимеров затрудняет их недостаточная электрическая проводимость — она препятствует накоплению заряда даже при использовании добавок с высокой проводимостью, например угля.

Чтобы решить эту проблему, учёные СПбГУ синтезировали полимер на основе комплекса никель-сален (NiSalen). Его разработка заняла более трёх лет. Основную цепь нового материала образуют комплексы никеля с лигандами, которые называются «сален». К ней через ковалентные связи присоединили стабильный свободный радикал, который обладает способностью к быстрому окислению и восстановлению (заряду и разряду).

«Аккумулятор, созданный с использованием нашего материала, будет заряжаться за считаные секунды — примерно в десять раз быстрее, чем литий-ионный. Мы уже выяснили это в результате экспериментов. Однако на данном этапе он отстаёт от них на 30–40% по ёмкости. Сейчас мы работаем над увеличением этого показателя при сохранении скорости заряда-разряда», — отметил Олег Левин.

Сегодня создан катод для нового аккумулятора — положительный электрод химического источника тока. Ему в пару необходим отрицательный электрод — анод, который не обязательно создавать с нуля — его можно подобрать из уже существующих. Вместе они образуют систему, которая в некоторых областях уже скоро может потеснить литий-ионные аккумуляторы.

«Новая батарея способна прекрасно проявить себя в ситуациях, когда необходим очень быстрый заряд, или же во время работы при низких температурах. Её использование абсолютно безопасно — в ней нет ничего, что могло бы загореться или взорваться, в отличие от батарей на основе кобальта, которые сегодня широко распространены. Также в ней содержится в десятки раз меньше металлов, которые могут нанести экологический вред. В небольшом количестве в нашем полимере присутствует никель, но его там во много раз меньше, чем в литий-ионных аккумуляторах», — добавил Левин.

Сейчас учёные оформляют патент на свое изобретение. Его правообладателем станет Санкт-Петербургский государственный университет. Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда № 16-13-00038.