Органічна батарея на основі нафталіну витримала 850 циклів, зберігши 99,95% ємності

Даляньський інститут хімічної фізики (КНР) розробив нові органічні окислювально-відновні молекули (ORAM) на основі нафталіну для водних органічних проточних батарей. ORAM можуть досягати стабільної циклічності в нормальних умовах навколишнього середовища, пише interestingengineering.com.

Науковці запропонували нові похідні на основі нафталіну з активними гідроксилами та диметиламіновими остовами, які забезпечують стабільність на повітрі і, отже, можуть використовуватися у водній органічній проточній батареї (AOFB). Дослідники використовували комбінацію хімічних та електрохімічних методів для синтезу активних похідних нафталіну. Цей підхід не тільки спростив очищення ORAM, але також є масштабованим та економічно ефективним. Вони також змогли вводити гідрофільні алкіламінові остови в похідні нафталіну для захисту від ненавмисних побічних реакцій, а також поліпшення розчинності молекул в електроліті на водній основі.

Під час випробувань проточна батарея "з нафталіну" при використанні з електролітом 1,5 моль/л продемонструвала стабільну продуктивність за 850 циклів (приблизно 40 днів).

Дослідники ввели безперервний потік повітря в католіт, щоб перевірити, чи може AOFB працювати при впливі повітря. Вони виявили, що батарея добре працювала протягом 600 циклів (приблизно 22 дні) без зниження продуктивності або ємності.

Дослідники розробили пілотні акумуляторні блоки з новими процедурами синтезу та експлуатації. Вони протестували їх на стабільність і продуктивність у лабораторних умовах. За ємності 330 А/год ці батареї продемонстрували циклічну стабільність протягом 270 циклів (27 днів) і збереження ємності 99,95% за цикл.

Проточна окисно-відновна батарея — це тип електрохімічної комірки, в якій електричний струм генерується компонентами, розчиненими в рідинах, що зберігаються на протилежних ділянках мембрани. Переваги таких батарей у тому, що вони дають змогу масштабувати потужність і мають низьку вартість. Однак низьке споживання енергії циклами та використання рідкісних металів, таких як ванадій, обмежують їхнє застосування.

Тому тривають дослідження з розроблення цього типу акумуляторів, у яких використовуються органічні матеріали, що широко доступні та прості у виробництві. Залежно від розчинника для електроліту, органічні окислювально-відновні батареї можна розділити на дві основні категорії: водні та неводні.

У водній органічній проточній батареї як електроліт використовують воду, тоді як у неводній органічній проточній батареї (NAOFB) використовують органічний розчинник.

Різні типи AOFB перебувають у розробці, класифікуються на основі pH електроліту, нейтральні та кислотні, і пропонують переваги за вартістю та масштабом. Однак органічні окислювально-відновні активні молекули (ORAM), що використовуються в батареях, схильні до дезактивації через побічні реакції, якщо не використовуються з інертним газом. Це може збільшити вартість обслуговування батареї, оскільки втрата ємності незворотна і також серйозно погіршує термін служби батареї.

Раніше ми писали, що дешева батарея змогла досягти високої щільності енергії 820 Вт*год/кг. Марганцеві аноди в літій-іонних акумуляторах досягли 820 Вт*год/кг, перевершивши 750 Вт*год/кг нікелевих акумуляторів і 500 Вт*год/кг у класичних літій-іонних.