Натрій-іонні акумулятори, давно рекламовані як одна з найперспективніших технологій для комерційного зберігання, мають переваги нижчих виробничих витрат і великої кількості екологічно нешкідливої сировини в порівнянні з широко поширеними літій-іонними акумуляторами. Дослідницька група з китайського Університету Сучжоу запропонувала рішення, яке зробить цю технологію ще більш конкурентоспроможною з погляду стійкості та вартості, одночасно покращивши хімічну стабільність за допомогою органічних каркасів із водневими зв'язками (HOF).
Хоча вони викликали великий дослідницький інтерес завдяки своїй високій структурній кристалічності, великій площі поверхні та пористості, потенціал HOF в електрохімічних додатках був невловимий через слабкі водневі зв'язки, які дисоціюють у розчині і в кінцевому підсумку ставлять під загрозу структурну цілісність.
Китайські дослідники подолали цю проблему, розробивши та запровадивши багатосайтові водневі зв’язки. А саме, вперше було виготовлено двовимірні молекулярні листи HOF з використанням діамінотриазолових лінкерів для утворення багатомісткових водневих зв’язків.
Вчені докладно виклали свій підхід у статті 2D Molecular Sheets of Hydrogen-Bonded Organic Frameworks for Ultrastable Sodium-Ion Storage, опублікованій в Advanced Science.
Їх продукт продемонстрував чудову хімічну стабільність і знижену розчинність у звичайних органічних розчинниках і забезпечив виключно довгий термін служби – понад 10 000 циклів при 1 А·г-1, що набагато перевершує інші органічні електродні матеріали. Дослідники сподіваються, що ця технологія може бути використана для великомасштабного стаціонарного накопичення енергії, де витрати та термін служби батареї ставляться вище за щільність енергії.
Хоча використання органічних електродних матеріалів зробило б натрій-іонну технологію ще дешевшою, дослідники кажуть, що вони не оцінили вартість. "Наше дослідження більше схоже на доказ концепції, що показує, що впровадження багатовузлового водневого зв'язку в органічні структури різко підвищить хімічну стабільність і забезпечить надтривалий термін служби", - сказав Янгуанг Лі, професор Інституту фізико-математичних наук. "Ще належить пройти довгий шлях, перш ніж практична життєздатність цього органічного електродного матеріалу буде доведена".
Зростаюча кількість досліджень сигналізує про те, що натрій-іонна технологія починає приносити плоди раніше, ніж пізніше, пропонуючи можливість послабити обмеження поставок у сировину для батарей. Більше того, комерційний прорив у цій технології тепер здається неминучим після того, як на початку цього року компанія CATL, що виробляє акумуляторні батареї, оголосила про початок промислового виробництва та плани зі стабілізації виробництв.
Джерело pv-magazine.com
