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N-Art Polymer-Plastik für die schnelle organische Batterie entdeckt

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Forscher an der Universität von Houston haben über das Entwickeln eines leistungsfähigen leitenden Elektron-transportierenden Polymer-Plastiks, ein lang-fehlendes Puzzlespielstück berichtet, das ultraschnelle Batterieanwendungen erlaubt

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Die Entdeckung baut auf einen Entwurf „des konjugierten Redox- Polymer-Plastiks“ mit einem Naphthalin-bithiophene Polymer-Plastik, das traditionsgemäß für Anwendungen einschließlich Transistoren und Solarzellen benutzt worden ist. Mit dem Gebrauch der Lithiumionen als Dopant, fanden Forscher ihn angebotene bedeutende elektronische Leitfähigkeit und geblieben beständig und Reversible durch Tausenden Zyklen Aufladung und Entladung von Energie.

Der Durchbruch, beschrieben im Journal der amerikanischen chemischen Gesellschaft und als ACS Herausgeber gekennzeichnet, die für geöffneten Zugang auserlesen sind, adressiert eine Dekade-lange Herausforderung für Elektron-transportieren Leitpolymer-plastiken, sagten Yan Yao, Assistenzprofessor der elektrischer und Computertechnik an der UH Cullen Hochschule der Technik und am führenden Autor des Papiers.

Forscher haben lang die Versprechung der organischen funktionellpolymer-Plastiken erkannt, aber bis jetzt sind nicht erfolgreich gewesen, wenn sie ein leistungsfähiges entwickelten, Elektron-transportieren Leitpolymer-plastik, um mit den hergestellten Loch-transportierenden Polymer-Plastiken zusammenzupassen. Das Lithium-lackierte Naphthalin-bithiophene Polymer-Plastik prüfte, bedeutende elektronische Leitfähigkeit aufzuweisen und durch 3.000 Zyklen Aufladung und Entladung von Energie beständig sein, sagte Yao.

Die Entdeckung konnte zu eine preiswertere Alternative zu den traditionellen anorganisch-gegründeten Energievorrichtungen, einschließlich Lithiumbatterien führen. Schließlich sagte Yao, könnte sie in weniger teure Verbrauchervorrichtungen und in sogar weniger teure elektrische Autos übersetzen.

Yaos Forschungsgruppe konzentriert sich auf die grünen und stützbaren organischen Materialien für Energieerzeugung und -speicher. Er ist auch ein Hauptforscher für die Texas-Mitte für Superconductivität an UH.

Yanliang Liang, ein Forschungsteilnehmer an UH und erster Autor auf dem Papier, sagte, dass Forscher nicht versuchen, direkt mit herkömmlichen Lithiumionbatterien zu konkurrieren. „Wir versuchen, eine neue Richtung zu demonstrieren,“ sagte er.

Liang sagte, dass herkömmliche anorganische Metall-gegründete Batterien und Energie-Speichergeräte teils teuer sind, weil die Materialien, die benutzt werden, um sie, einschließlich Kobalt und Silikon-gegründete Mittel zu bilden, sehr großen Energieaufwand erfordern zu verarbeiten. Organische Polymer-Plastiken können bei den verhältnismäßig niedrigen Temperaturen verarbeitet werden und die Kosten senken.

Sie produzieren auch weniger CO2, sagte er, das ihrem Klimavorteil hinzufügt. Und während herkömmliche Materialien begrenzte sind, organische Polymer-Plastiken könnte von der Lebendmasse möglicherweise synthetisiert werden.

„Organisch? - konjugierte Polymer-Plastiken, wie eine Materialkategorie für energiebezogene Anwendungen, einem Weg zu einer stützbareren Energielandschaft ohne die teuren und manchmal giftigen Metall-gegründeten Mittel der Notwendigkeit ermöglichend von energie-intensivem,“ die Forscher schrieb und stellen auf dass „, tauchen fest ein vorbildliches Polymer-Plastik, P (NDI2OD-T2), wurde beständig und n-lackiert umkehrbar zu einem hohen lackierenden Niveau von 2.0, ein bedeutender Fortschritt für das Elektron-Transportieren? - konjugierte Polymer-Plastiken. … Mit rationalem molekularem Entwurf? - konjugierte Redox- Polymer-Plastiken stellen neuen Entwurfsraum in der Plastikchemie her und sehen weit verbreitete Anwendungen, besonders in den energiebezogenen wie Batterien, supercapacitors und thermoelectrics.“

Das grundlegende Polymer-Plastik, das in der Arbeit benutzt wurde, wurde 2009 entdeckt; Yao sagte, dass es von den Mitgliedern des Forschungsteams von Polyera Corporation, eine Technologiefirma zur Verfügung gestellt wurde, die in Illinois angesiedelt wurde. Obgleich Naphthalin-bithiophene für Transistoren und andere Anwendungen seit seiner Entdeckung benutzt worden ist, ist dieses, das erste mal es für Gebrauch im Energiespeicher umgewandelt worden ist.

Das wurde durch den Zusatz des Lithiums getan und des Polymer-Plastiks anhob, das gleich von vorher berichteten 0.1 bis 2.0 lackiert.

Die Resultate sind Notiereneinstellung. Das Polymer-Plastik stellt das schnellste aufladen-entladen Leistung für ein organisches Material unter praktischen Maßbedingungen aus und lässt eine Batterie 80 Prozent sein aufgeladen innerhalb 6 Sekunden und in anderen 18 Sekunden völlig aufgeladen, sagte Liang.

Herkömmliche anorganische Batterien sind noch zum Halten von mehr Energie als die organische Batterie fähig, und Yao sagte, dass Arbeit fortfährt, die Speicherkapazität des Materials zu verbessern. Seine Gruppe auch fährt fort, grundlegende wissenschaftliche Forschung auf dem Polymer-Plastik zu tun, um mehr über es zu erlernen, sagte er.