В настоящее время наиболее широко используемая технология батареи основана на литиевых ионах. Ни у какого другого перезаряжающегося устройства хранения данных для электроэнергии нет сопоставимых прикладных свойств.
Таким образом литий-ионные аккумуляторы в настоящее время обязательны для устройств, таких как ноутбуки, смартфоны или камеры, даже при том, что улучшенные свойства, такие как быстрая зарядка были бы желательны. Много материалов, которые улучшают свойства литий-ионных аккумуляторов в лаборатории, однако, не являются никакими стабильными вариантами, потому что они редкие, дорогие, токсичные или вредные для окружающей среды.
Идеально, высокоэффективные материалы аккумулирования энергии были бы основаны на возобновляемых ресурсах.Междисциплинарная исследовательская группа, возглавляемая профессором Максимилианом Фичтнером из Института Гельмгольца, Ульм, основанный и организованный КОМПЛЕКТОМ и профессором Марио Рубеном от Института КОМПЛЕКТА Нанотехнологий, теперь представляет новый материал аккумулирования энергии, который позволяет очень быстрое и обратимое включение литиевых ионов. С этой целью функциональные группы были добавлены к органической медной молекуле порфирина, которые производят структурный и электропроводящий crosslinking материала, когда гальванический элемент заряжен впервые.
Это значительно стабилизируется, структура электрода в лаборатории проверяет и позволяет несколько тысяч циклов выброса обвинения.С этим материалом вместимость 130-170 часов миллиампера за грамм (мА/ч/г) была измерена в лаборатории – при среднем напряжении 3 В – и освобождающие от обязательств зарядку времена только одной минуты. Текущие эксперименты предполагают, что вместимость может быть увеличена еще на 100 мА/ч/г и что система хранения может управляться не только с литием, но также и с намного более богатым натрием.«Порфирины происходят очень часто по своей природе и являются базовыми компонентами хлорофилла человека и кровяного пигмента животных (гемоглобин), и витамина B12», объясняет Фичтнер.
Технические варианты этих материалов уже используются, например, для синих чернил в лазерных принтерах или для автомобильной краски. Связывая функциональные группы с порфирином, ученые добились успеха, чтобы усилить его определенные свойства в электрохимических электрических системах хранения впервые. «Свойства хранения исключительные, потому что материал имеет вместимость батареи, но работает с такой скоростью, как суперконденсатор», говорит Фичтнер.