Прототип литий-органической батареи выдерживает строгие испытания на прочность, доказывая безопасность и механическую устойчивость

Китайские исследователи представили органическую литий-ионную батарею с высокой энергетической плотностью и высокой температурной устойчивостью, что является важным шагом в области не традиционных материалов, имеющих потенциал для хранения энергии в электрических транспортных средствах (EV). 18 февраля команда, возглавляемая профессором Сюнь Юнхуа из Тяньцзиньского университета и профессором Хуан Фэем из Южнокитайского университета технологии, опубликовала в журнале Nature первую практическую органическую литий-ионную батарею, использующую новый n-тип проводящего полимера в качестве катодного материала, согласно данным Stdaily.

Этот полимер, поли(бензодифуранадийон) (PBFDO), обеспечивает быструю транспортировку литий-ионов, высокую электронную проводимость и ограниченную растворимость, что приводит к созданию пакетов с энергетической плотностью, превышающей 250 Втч/кг, и работающего в диапазоне температур от -70 °C до 80 °C. Исследователи изготовили практические пакетные ячейки емкостью 2,5 Ач с высокой объемной емкостью (~42 мАч/см²) и сверхвысокой массовой загрузкой (до 206 мг/см²), что помещает прототип в диапазон производительности основных литий-ионных химий, одновременно вводя новый органический путь.

В отличие от традиционных неорганических катодов, которые полагаются на кобальт или никель, органические полимеры получаются из обильных молекулярных прекурсоров и предлагают структурную гибкость. Команда сообщила, что органические ячейки сохраняли механическую целостность при сгибании, растяжении и сжатии, и прошли строгие испытания на безопасность, включая прокол иглой, без деформации или высвобождения энергии. Гибкость полимера также может поддерживать будущие гибкие электронные устройства или устройства для хранения энергии, носимые на теле.

Исследования литий-органических батарей активно ведутся по всему миру — команды в Японии, Корее и Европе исследуют органические катоды и электроды как устойчивую альтернативу металлосодержащим химиям. Предыдущие исследования сосредоточились на улучшениях на уровне материалов, таких как подавление растворения и повышение проводимости, но большинство из них не привели к созданию практических пакетных ячеек с высокой энергетической плотностью и механической прочностью. Работа, описанная в журнале Nature, заслуживает внимания за демонстрацию функционирующего прототипа с показателями производительности, приближающимися к традиционным литий-ионным системам, сохраняя при этом широкую температурную устойчивость.

Хотя эта литий-органическая технология все еще находится на этапе прототипа, она соответствует более широким тенденциям автомобильных аккумуляторов 2026 года по диверсификации химических составов для хранения энергии с целью достижения целей производительности, безопасности и устойчивости. Источники в индустрии и государственные рекомендации указывают на то, что несколько китайских автопроизводителей и поставщиков нацелены на производство прототипов ячеек следующего поколения к 2026-2027 годам, включая подходы с твердыми электронами, которые могут интегрировать органические полимеры наряду с натрий-ионными и другими альтернативными химиями.

На данном этапе основное значение батареи, описанной в журнале Nature, заключается в открытии материаловедческого пути, который со временем может уменьшить зависимость от критически важных металлов и расширить возможность работы батарей в экстремальных условиях, что становится все более актуальным для мобильности следующего поколения. Ячейки еще не были масштабированы до полных автомобильных форматов или прошли испытания на соответствие требованиям автомобилей.