Ученым удалось создать первую в мире нетоксичную алюминий-ионную батарею
Команда из китайских и австралийских ученых разработала первую в мире нетоксичную батарею на алюминиево-радикальной основе.
Как сообщает издание Journal of the American Chemical Society (JACS), сегодня внимание ученых все больше привлекают алюминий-ионные батареи (AIB). Их достоинство — в потенциальной дешевизне, тем более что алюминий является одним из самых распространенных веществ на нашей планете.
Другой плюс AIB заключается в том, что они могут хранить больше энергии в единице объема, в сравнении с литий-ионными (LIB). На языке специалистов это значит, что у них большая плотность энергии.
Есть и минусы. Алюминий-ионные батареи медленно переносят ионы Al3+, а это сказывается на низкой эффективности катода. Чтобы решить проблему, для создания катодов используют полимеры с чередующимися донорными и акцепторными компонентами. Но при такой конструктивной особенности низким становится выходное напряжение батареи.
Ученые стали искать возможность создания продуктивной и безопасной алюминиево-радикальной батареи, для чего проверили поведение радикала TEMPO в органических и водных электролитах.
Радикал TEMPO широко используется в катодах многовалентных металлоионных батарей. Но в алюминий-ионных батареях его не применяли, т.к. здесь наблюдался необратимый побочный процесс, называемый диспропорционированием. Суть его в том, что одно и то же соединение там является и восстановителем, и окислителем.
В эксперименте было выяснено, что диспропорционирование можно преобразовать в обратимый процесс, если использовать водную среду. В результате получилась первая конструкция алюминий-ионной батареи на водной основе с радикальными полимерами. Ее плюсы: огнестойкость, нетоксичность, стабильность на воздухе и эффективность.
