Bahan Organik Yang Menarik Secara Ekonomis untuk Baterai Generasi Baru

Cover ACS Applied Energy Material Volume 4 Edisi 5. Credit: ACS Applied Energy Material Volume 4 Edition 5. Credit: ACS Applied Energy Materials

Sebuah laporan baru oleh ilmuwan Skoltech dan rekan mereka menjelaskan bahan organik untuk perangkat konservasi energi generasi baru, yang strukturnya mengikuti desain molekul yang elegan. Itu baru-baru ini diterbitkan di Bahan Energi Terapan ACS dan dijadikan sampul koran.

Karena dunia modern semakin bergantung pada perangkat konservasi energi, penerapan teknologi baterai berkelanjutan yang lebih ramah lingkungan, mudah dibuang, hanya mengandalkan unsur-unsur yang melimpah, dan teknologi yang baik menjadi semakin penting. Baterai organik adalah kandidat yang diinginkan untuk tujuan tersebut. Namun, bahan katodik organik yang menyimpan banyak energi per satuan massa dapat diisi dengan cepat, tahan lama, dan dapat dengan mudah diproduksi dalam skala besar pada waktu yang sama, tetap belum berkembang.

Untuk mengatasi masalah ini, para peneliti Skoltech telah mengusulkan polimer aktif redoks sederhana. Itu disintesis dengan memanaskan campuran dianhidrida aromatik dan meta-phenylenediamine, keduanya reagen yang mudah diakses. Bahan tersebut telah menunjukkan karakteristik yang menjanjikan dalam berbagai jenis perangkat konservasi energi, seperti baterai litium, natrium, dan kalium. Ini memiliki kapasitas spesifik yang tinggi (hingga ~ 140 mAh / g), potensi redoks yang relatif tinggi, serta stabilitas bersepeda yang layak (hingga 1000 siklus), dan kapasitas pengisian cepat (<1 menit).

Energi dan kekuatan material baru lebih tinggi dibandingkan dengan isomer yang sebelumnya diketahui, yang berasal dari untuk-phenylenediamine. Dengan bantuan kolaborator Institut Masalah Fisika Kimia dari Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia, ditunjukkan bahwa ada dua alasan untuk kinerja yang lebih baik dari polimida baru. Pertama, ia memiliki partikel yang lebih kecil dan luas permukaan spesifik yang jauh lebih tinggi, yang memungkinkan difusi pembawa muatan lebih mudah. Selanjutnya, pengaturan spasial unit imida terdekat dalam polimer memungkinkan ikatan ion logam yang lebih baik secara energetik, yang meningkatkan potensial redoks.

“Pekerjaan ini menarik tidak hanya karena bahan katoda organik lain telah diteliti,” kata Roman Kapaev, seorang mahasiswa doktoral Skoltech yang merancang penelitian ini, “Apa yang kami usulkan adalah prinsip desain molekuler baru untuk polimer baterai, yang menggunakan molekul aromatik. dengan gugus amino di dalamnya meta posisi seperti blok bangunan. Untuk waktu yang lama, para ilmuwan kurang memperhatikan motif struktural ini, dan mereka menggunakannya untuk-phenylenediamine atau struktur serupa sebagai gantinya. Hasil kami adalah saran yang baik untuk memahami bagaimana polimer baterai harus dirancang pada tingkat molekuler, dan dapat mengarah ke bahan katodik dengan karakteristik yang lebih baik. “

Referensi: «m-Phenylenediamine sebagai Balok Penyusun untuk Bahan Katoda Baterai Polimida “oleh Roman R. Kapaev, Alexey G. Scherbakov, Alexander F. Shestakov, Keith J. Stevenson dan Pavel A. Troshin, 3 Maret 2021, Bahan Energi Terapan ACS.
DOI: 10.1021 / acsaem.1c00092

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Menyelidiki lebih dalam tentang asal usul sinar kosmik dengan gerakan Brown geometris

Representasi skema sinar kosmik yang merambat melalui awan magnetik. Kredit: Salvatore Buonocore Model simulasi menyediakan langkah pertama dalam mengembangkan algoritma untuk meningkatkan metode deteksi. Sinar...

Penyerapan elektron terpisah yang ditangkap dalam film

Film menangkap gambar penangkapan elektron terpisah. Kredit: Javier Marmolejo Para peneliti di Universitas Gothenburg telah mengamati penyerapan satu elektron oleh tetesan melayang dengan amplitudo...

Perlindungan probiotik? Bakteri Usus Ditemukan Melindungi Usus Terhadap Virus COVID-19

Para peneliti dari Universitas Yonsei di Korea Selatan telah menemukan bahwa bakteri tertentu yang hidup di usus manusia mengeluarkan obat yang menghambat SARS-CoV-2. ...

Menggali sejarah populasi Neanderthal menggunakan DNA nuklir purba dari sedimen gua

Galeri patung gua di Spanyol utara. Penulis: Javier Trueba - film sains Madrid DNA mitokondria manusia purba telah diekstraksi dari deposit gua, tetapi nilainya...

Sakelar Semikonduktor Berpanduan Laser untuk Komunikasi Generasi Selanjutnya

Insinyur Laboratorium Nasional Lawrence Livermore telah menemukan jenis baru sakelar semikonduktor yang digerakkan oleh laser yang secara teoritis dapat mencapai kecepatan lebih tinggi pada...

Newsletter

Subscribe to stay updated.