Устойчивостта често се описва в различни оттенъци на зеленото, но бъдещето на чистата енергия може да има и нюанс на наситено синьо. Електромобилите и системите за съхранение на енергия скоро може да черпят мощ от добре познатия пигмент в денима. Изследователи от Университета „Конкордия“ откриха, че индигото – естествената боя, използвана за оцветяване на тъкани от векове – може да помогне за изграждането на по-безопасни и устойчиви батерии.
В проучване, публикувано в Nature Communications, екипът показва, че това широко разпространено вещество подпомага едновременно два ключови процеса в твердотелна батерия. Това поведение позволява батерията да задържа повече енергия, да работи надеждно в цикъл и да се представя добре дори при ниски температури.
„Бяхме развълнувани да видим, че естествена молекула може да направлява химията на батерията, вместо да ѝ пречи“, казва Ся Ли, водещ автор и доцент в Катедрата по химично и материално инженерство. „Индигото помага батерията да работи много стабилно и предвидимо. Това е важно, ако искаме по-екологични материали да играят роля в бъдещите енергийни системи.“
Контролирана реакция
Твердотелните батерии използват твърд материал вместо течност за придвижване на литиевите йони. Те са по-безопасни и могат потенциално да съхраняват повече енергия, но имат един дългогодишен проблем. Органичните материали са по-екологичен и достъпен вариант, но обикновено не се съчетават добре с твърдите съставки в този тип батерии. Когато взаимодействат прекалено активно, батерията става нестабилна — затова повечето изследователи търсят начини да спрат тази реакция.
Настоящото проучване показва, че когато се контролира внимателно, реакцията между индигото и електролита може всъщност да подобри работата на батерията. Екипът установява, че индигото съхранява и освобождава литий, като едновременно „деликатно“ активира твърдия електролит, така че и той да може да съхранява енергия. Това сътрудничество между боята и електролита увеличава общия капацитет далеч отвъд това, което всеки от материалите би постигнал самостоятелно. Освен това позволява батерията да работи гладко при стайна температура и дори при минус десет градуса по Целзий.
Нужни са подобрения за практическо приложение
Постигането на толкова висок капацитет и стабилен цикъл при студени условия е изключително рядко за твердотелни батерии, които разчитат на органични материали.
„Нашето изследване показва едни от най-силните резултати, докладвани досега за този тип батерии“, казва Цихан Ю, първи автор на проучването. „То подсказва, че естествени молекули като индиго могат да помогнат за преодоляване на дългогодишни проблеми със съвместимостта и да подкрепят по-достъпни и устойчиви батерийни технологии.“
Ли добавя, че следващият етап от работата ще бъде насочен към приближаване на технологията до реално приложение. Целта е да се усъвършенстват реакциите вътре в батерията, така че тя да остава стабилна, докато съхранява значително по-големи количества енергия в малък обем. Това би доближило твердотелните батерии на органична основа много по-близо до практическата им употреба.
Източник: Phys.org
