Органическая батарея на основе нафталина выдержала 850 циклов, сохранив 99,95% емкости

Даляньский институт химической физики (КНР) разработал новые органические окислительно-восстановительные молекулы (ORAM) на основе нафталина для водных органических проточных батарей. ORAM могут достигать стабильной цикличности в нормальных условиях окружающей среды, пишет interestingengineering.com.

Ученые предложили новые производные на основе нафталина с активными гидроксилами и диметиламиновыми остовами, которые обеспечивают стабильность на воздухе и, следовательно, могут использоваться в водной органической проточной батарее (AOFB). Исследователи использовали комбинацию химических и электрохимических методов для синтеза активных производных нафталина. Этот подход не только упростил очистку ORAM, но также является масштабируемым и экономически эффективным. Они также смогли вводить гидрофильные алкиламиновые остовы в производные нафталина для защиты от непреднамеренных побочных реакций, а также улучшения растворимости молекул в электролите на водной основе.

В ходе испытаний проточная батарея "из нафталина" при использовании с электролитом 1,5 моль/л продемонстрировала стабильную производительность при 850 циклах (примерно 40 дней).

Исследователи ввели непрерывный поток воздуха в католит, чтобы проверить, может ли AOFB работать при воздействии воздуха. Они обнаружили, что батарея хорошо работала в течение 600 циклов (примерно 22 дня) без снижения производительности или емкости.

Исследователи разработали пилотные аккумуляторные блоки с новыми процедурами синтеза и эксплуатации. Они протестировали их на стабильность и производительность в лабораторных условиях. При емкости 330 А/ч эти батареи продемонстрировали циклическую стабильность в течение 270 циклов (27 дней) и сохранение емкости 99,95% за цикл.

Проточная окислительно-восстановительная батарея — это тип электрохимической ячейки, в которой электрический ток генерируется компонентами, растворенными в жидкостях, хранящихся на противоположных участках мембраны. Преимущества таких батарей в том, что они позволяют масштабировать мощность и имеют низкую стоимость. Однако низкое потребление энергии циклами и использование редких металлов, таких как ванадий, ограничивают их применение.

Поэтому продолжаются исследования по разработке данного типа аккумуляторов, в которых используются органические материалы, которые широко доступны и просты в производстве. В зависимости от растворителя для электролита, органические окислительно-восстановительные батареи можно разделить на две основные категории: водные и неводные.

В водной органической проточной батарее в качестве электролита используется вода, тогда как в неводной органической проточной батарее (NAOFB) используется органический растворитель.

Различные типы AOFB находятся в разработке, классифицируются на основе pH электролита, нейтральные и кислотные, и предлагают преимущества по стоимости и масштабу. Однако органические окислительно-восстановительные активные молекулы (ORAM), используемые в батареях, склонны к дезактивации из-за побочных реакций, если не используются с инертным газом. Это может увеличить стоимость обслуживания батареи, поскольку потеря емкости необратима и также серьезно ухудшает срок службы батареи.

Ранее мы писали, что дешевая батарея смогла достичь высокой плотности энергии 820 Вт*ч/кг. Марганцевые аноды в литий-ионных аккумуляторах достигли 820 Вт*ч/кг, превзойдя 750 Вт*ч/кг никелевых аккумуляторов и 500 Вт*ч/кг в классических литий-ионных.