Китайские исследователи создали органическую литиевую батарею с высокой плотностью энергии и устойчивостью к экстремальным температурам. 18 февраля группа исследователей под руководством профессора Сюнь Иньхуа из Тяньцзиньского университета и профессора Хуан Фэя из Южно-Китайского технологического университета представила в журнале Nature первую практическую органическую литиевую батарею, в которой в качестве катодного материала используется новый проводящий полимер.

Полимер PBFDO обеспечивает быструю транспортировку ионов лития, высокую электронную проводимость и ограниченную растворимость, что позволяет создавать пакетные элементы с плотностью энергии, превышающей 250 Вт·ч/кг, и работоспособностью в диапазоне температур от -70 °C до 80 °C. Исследователи изготовили практичные пакетные элементы емкостью 2,5 А·ч с высокой удельной емкостью (~42 мА·ч/см2) и сверхвысокой массовой загрузкой (до 206 мг/см2), что позволяет отнести прототип к диапазону производительности основных литий-ионных аккумуляторов, одновременно представив новый органический метод.

В отличие от традиционных неорганических катодов, в которых используются кобальт или никель, органические полимеры получают из распространенных молекулярных предшественников и обладают структурной гибкостью. Команда исследователей сообщает, что органические элементы сохраняли механическую целостность при изгибе, растяжении и сжатии, а также прошли строгие испытания на безопасность, включая прокол, без деформации или высвобождения энергии. Гибкость полимера также может быть использована в будущих гибких электронных устройствах или носимых устройствах хранения энергии.

Исследования в области литий-органических батарей активно ведутся по всему миру, при этом группы ученых в Японии, Корее и Европе изучают органические катоды и электроды как устойчивые альтернативы химическим соединениям на основе металлов. Предыдущие исследования были сосредоточены на улучшении характеристик материалов, таких как подавление растворения и повышение проводимости, но большинство из них не позволили создать практичные пакетные элементы с высокой плотностью энергии и механической прочностью. 

Работа, опубликованная в журнале Nature, примечательна тем, что демонстрирует функциональный прототип с показателями производительности, приближающимися к показателям обычных литий-ионных систем, при сохранении широкого температурного диапазона.