Вчені довели, що нейлон покращує роботу літієвих батарей. Вчені з Саудівської Аравії зробили значний прорив, який може підвищити ефективність та знизити вартість літієво-металевих батарей завдяки інтеграції нейлону в їхню конструкцію. Про це йдеться у двох нових дослідженнях, опублікованих в ACS Energy Letters та Energy & Environmental Science.
Чому літієві батареї важливі?
Літієві батареї широко використовуються завдяки їхній високій енергоємності, легкій вазі та нижчому рівню викидів вуглекислого газу. Завдяки цим перевагам вони є ідеальним джерелом живлення для смартфонів, портативної електроніки та навіть технологій космічних досліджень.
Існує два основних типи літієвих батарей. Найпоширеніші — літій-іонні батареї, які використовуються у ноутбуках, смартфонах та інших повсякденних пристроях. Літієво-металеві батареї, однак, мають ще більшу енергоємність і перспективні для застосування у робототехніці, транспорті та передових технологіях.
Попри свої переваги, літієво-металеві батареї мають певні виклики, зокрема проблеми з безпекою та довговічністю. Їхнє виробництво залежить від корозійних та небезпечних матеріалів, а робота ускладнюється через надмірні паразитні реакції — небажані хімічні процеси, які погіршують продуктивність та знижують безпеку.
Роль нейлону як добавки
Добавки допомагають стабілізувати інтерфейси батареї, покращуючи її характеристики. Дослідження вчених з KAUST (Королівський університет науки і технологій імені Абдулли) показали, що нейлон — той самий полімер, який використовується в одязі — можна розчинити в м’якому літієвому розчині та використовувати як добавку для літієво-металевих батарей.
Результати вражають: батареї стали ефективнішими, їхній термін служби збільшився, а паразитні реакції зменшилися. Вивчаючи хімію взаємодії нейлону та літію, зокрема ключові молекулярні зв’язки, дослідники дійшли висновку, що цей комерційний матеріал можна розчиняти в значно м’якших розчинниках, ніж вважалося раніше, для покращення роботи батарей.
“Полімери завжди було важко розчиняти у звичайних електролітах для батарей. Ми провели ґрунтовне дослідження їхніх хімічних властивостей і змінили структуру сольватації та взаємодії,” — пояснив постдокторант Жимін Чжао, один із авторів дослідження.
“Моя дослідницька команда працює над розробкою відновлюваних джерел енергії та технологій зберігання, таких як батареї з вищою енергоємністю та підвищеною безпекою, щоб пришвидшити перехід до низьковуглецевої економіки в Королівстві. Це відкриття обіцяє створення дешевших і безпечніших добавок та демонструє користь фундаментальних наукових досліджень,” — додав професор Хусам Альшаріф, керівник досліджень і голова Центру передових технологій відновлюваної енергії та зберігання KAUST (CREST).