Ученые разработали калиевые аккумуляторы на основе органических материалов, которые обладают рекордными показателями стабильности, емкости, мощности, и способны полностью заряжаться/разряжаться за считанные секунды.
В настоящее время широкое распространение получили литий-ионные аккумуляторы. Однако из-за стремительного развития электротехники и электротранспорта, а также ограниченности запасов Li и переходных металлов, в ближайшие 10 лет возникнет серьезная проблема дефицита сырья для их производства. Поэтому ученые всего мира занимаются поиском эффективных альтернатив из более распространенных элементов, таких как калий, натрий и железо.
Успеха в этом направлении добились исследователи из Сколтеха, которые совместно с коллегами из Института проблем химической физики РАН и Уральского федерального университета разработали сверхбыстрые калиевые аккумуляторы на основе органических полимеров с высокой емкостью.
Для этого они использовали анод из легкоплавкого калий-натриевого сплава (температура плавления -12,7 ˚C), нанесенного на углеродную бумагу, и высоковольтные органические катоды из редокс-активных полимеров. Полученные образцы аккумуляторов можно полностью заряжать/разряжать менее чем за 10 секунд.
При этом один из полимерных катодов показал рекордную энергоемкость, а второй – стабильность: потеря емкости составила всего 11% после 10 тыс. рабочих циклов. Аккумуляторы на основе обоих материалов продемонстрировали также высокие показатели мощности, до 100 кВт/кг, что соответствует уровню суперконденсаторов.
текст: Илья Бауэр, фото: technabob