Ученые Сколковского института науки и технологий (Сколтех) совместно с коллегами из России и Германии исследовали новый материал – координационные полимеры – и доказали, что его использование позволит дольше сохранять энергию в аккумуляторах, а также быстрее их заряжать, сообщила в среду пресс-служба вуза.

«Группа исследователей под руководством профессора Сколтеха Павла Трошина исследовала координационные полимеры – почти не изученный в металл-ионных аккумуляторах класс соединений. Подобные полимеры в перспективе могут быть использованы для устройств запасания энергии с высокой скоростью заряда/разряда и долговременной стабильностью», – говорится в сообщении.

Одна из важных характеристик литий-ионных аккумуляторов – скорость их заряда/разряда. В большинстве случаев для полного заряда требуется свыше часа, что ограничивает область их применимость, например, в электромобилях. Это связано с тем, что при увеличении скорости заряда резко падает емкость. Чтобы этого падения не происходило, материалы, используемые в аккумуляторах, должны обладать высокой электронной и ионной проводимостью.

Такими свойствами обладают недавно открытые координационные полимеры, которые получают из ароматических аминов и солей переходных металлов, таких как никель или медь. Однако до настоящего времени они были мало изучены. Ученые из Сколтеха, Института проблем химической физики (ИПХФ РАН) при участии коллег из Университета Кельна и Уральского федерального университета выбрали в качестве объектов исследования линейные полимеры, то есть представляющие собой длинные цепи, на основе никеля и меди.

И хотя их изначальная электронная проводимость была значительно ниже, чем для двумерных аналогов, оказалось, что их можно использовать в аккумуляторах, заряжаемых/ разряжаемых менее чем за минуту. Кроме того, выяснилось, что созданные материалы обладают отличной стабильностью при высоких скоростях заряда/разряда. Так, даже после 20 тыс. заряд-разрядных циклов можно сохранить до 79% от максимальной емкости.

По словам одного из авторов исследования Романа Каляева, для координационных полимеров существует множество методов тонкой настройки характеристик.

«По сути, мы имеем дело с конструктором, в котором можно относительно легко менять любые детали. <> Это одна из первых работ, открывающих большую область исследований, в которой, я уверен, обнаружится еще много интересного», – цитирует ученого пресс-служба.