Полимерные аккумуляторы бьют новые рекорды
 Морские водоросли, сырье для волокон целлюлозы. (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
Бурное развитие химии макромолекул подарило человечеству такие вещества, как электропроводящие полимеры. Эти вещества весьма перспективны и могут применяться в электронике (для создания органических транзисторов, светодиодов, дисплеев, солнечных батарей и т.п.), фотонике и даже в строительстве в качестве антикоррозийного покрытия для крупных металлических конструкций. В 2000 году за открытия в области электропроводящих полимеров, сделанные еще в конце 70-х – начале 80-х годов 20 века, американским ученым была присуждена Нобелевская премия.
Помимо формирования компонент в электрических схемах, электропроводящие полимеры могут применяться для создания аккумуляторных батарей. Разработки в этой области ведутся достаточно активно, однако, до сих пор многие из них имеют один общий недостаток: малую скорость зарядки, обусловленную тем, что толстым слоям полимера необходимо значительное время, чтобы достигнуть определенной плотности заряда.
Для того чтобы решить эту проблему, группа ученых из Uppsala University (Швеция) предложила вариант создания специфического материала для электродов, имеющего благодаря своей особой наноструктуре большую площадь поверхности. Их конструкция предполагает использование волокон натуральной целлюлозы, извлеченных из морских водорослей и покрытых тонким слоем полипиррола (проводящего полимера). Такая батарея может быть заряжена всего за 11 секунд и позволяет достичь емкости около 38 – 50 Ампер-часов на килограмм веса (характеристика в «ампер-часах на килограмм» широко применяется для сравнения эффективности различных технологических вариантов создания аккумуляторов). На сегодняшний день это максимальное значение для полимерной батареи, достигнутое ранее только при использовании в качестве основного элемента аккумулятора обычной бумаги. Следует отметить, что бумага ранее считалась наиболее перспективным материалом, т.к. она имеет плотность около 80 грамм на квадратный метр, при этом «держит» заряд до 600 мА на квадратный сантиметр. Однако, «бумажные» аккумуляторы так и не пошли в коммерческую эксплуатацию, т.к. они теряют до 6% емкости после 100 циклов перезарядки. По сравнению с этими данными на емкости аккумуляторной батареи, созданной по технологии шведских ученых, циклы перезарядки фактически не отражаются.
Разработка исследовательской группы из Uppsala University открывает путь для создания экологичных, дешевых, малых по весу и легко масштабируемых хранилищ для энергии. Благодаря безвредности нового типа аккумуляторов к окружающей среде, ученые предположили, что их разработка могла бы найти применение не только в привычных сферах, но и при создании «умной» упаковки, в бумажной и текстильной промышленности.
На основе уже полученных экспериментальных результатов научная группа планирует усовершенствовать свою разработку.
Также по теме:
Источники: