Дослідники розробили ефективну та надійну водно-полімерну акумуляторну систему: в яких сферах її можна використовувати?

Полімерні батареї значно економічніші та більш безпечні у порівнянні з літій-іонними, і незабаром їх виробництво стане можливим завдяки новій технологічній розробці.

У Китаї дослідники створили абсолютно полімерний водяний акумулятор, що відрізняється високою ємністю, гнучкістю та тривалим терміном служби. Результати цього дослідження були опубліковані в журналі Nature Communications.

Літій-іонні акумулятори вже багато років залишаються лідерами у світі портативної електроніки. Проте їхня залежність від дорогих металів та використання легкозаймистих або токсичних органічних електролітів викликає серйозні побоювання. Натомість натрій-іонні батареї на водній основі вважаються перспективною альтернативою завдяки доступності сировини та вищій безпеці. Однак їх широке впровадження стримується браком відповідних матеріалів для електродів, адже нинішні варіанти не здатні забезпечити достатню щільність енергії та стабільність роботи під час численних циклів зарядки та розрядки.

Батареї, в яких електроди та електроліти повністю виготовлені з полімерів, чудово підходять для переносної електроніки завдяки простоті обробки, внутрішній безпеці та стійкості. У водному середовищі у полімерних електродів виникають проблеми з окислювально-відновним процесом, що знижує продуктивність.

Нещодавно дослідники оголосили про розробку полімерно-водного електроліту, який покращує стабільність процесу завдяки зміні структури сольватаційних шарів та формуванню твердоелектролітної інтерфейсу. В якості матеріалу для електрода було вибрано поліанілін, що здатний функціонувати як анод, так і катод.

Розроблений повністю полімерний водний натрій-іонний акумулятор з використанням поліаніліну в якості симетричних електродів демонструє вражаючу ємність на рівні 139 мАг/г, енергетичну щільність 153 Втч/кг та збереження понад 92% продуктивності після 4800 циклів. Спектроскопічні дослідження розкрили особливості структури гідратації, твердоелектролітної інтерфейсу, а також механізм подвійного іонного легування.