Prispevek na spletnem portalu Interesting Engineering Energy o preboju na področju trajnostnega shranjevanja energije z razvojem nove 3D polimerne cink-organske baterije, ki dosega rekordno stabilnost in visoko napetost – zdrži več kot 40.000 ciklov z minimalno izgubo. Več o tej tehnologiji izvemo v znanstvenem članku: Li L et al. (2025) Three-dimensional architecture design enables hexaazatriphenylene-based polymers as high-voltage, long-lifespan cathodes for aqueous zinc–organic batteries. eScience 5, 4, 100379 – https://doi.org/10.1016/j.esci.2025.100379 – open access article pdf

Ključna inovacija in material

• Inovacija: Za izdelavo cink-organske baterije je bil uporabljen 3D polimerni okvir, ki rešuje dolgoletne težave, kot sta slaba moč in nestabilnost tradicionalnih organskih baterij.
• Material: Raziskovalci so predstavili nov katodni material, polimer na osnovi heksaazatrfenilena, imenovan HAT-TP.
• Trajnost: Baterija je lahka, primerna za recikliranje in ne vsebuje strupenih kovin, kar jo uvršča med bolj zelene vire energije.

Rekordna zmogljivost

Baterija HAT-TP je pokazala izjemno stabilnost in visoko zmogljivost, ki še ni bila dosežena na področju vodnih cink-organskih baterij (angl. acqueous zinc organic battery – AZOB):

• Izjemno dolga življenjska doba: Zdržala je več kot 40.000 ciklov in obdržala 93,4 % svoje zmogljivosti z minimalnim upadom.
• Visoka napetost: Dosegla je začetno napetost praznjenja 1,32 V (srednja točka 1,17 V), kar je bistveno več kot pri običajnih organskih katodah.
• Visoka gostota/učinkovitost: Dokazala je energijsko gostoto do 192,8 Wh kg⁻¹ in skoraj 100-odstotno Coulombsko učinkovitost.

Strategija zasnove

• Arhitektura: HAT-TP je bil ustvarjen s povezovanjem heksaazatrinaftilena (HAT-CN) in heksaaminotripticena (THA-NH₂) v porozno 3D strukturo.
• Mehanizem: Ta arhitektura zavira topnost in povečuje število elektroaktivnih mest.
• Delovanje: Baterija deluje preko reverzibilnega mehanizma sovstavljanja Zn²⁺/H⁺, kar omogoča proces prenosa petih elektronov.

Potencial v prihodnosti

• Uporaba: Zaradi kombinacije visoke napetosti, stabilnosti in možnosti recikliranja je močan kandidat za shranjevanje energije v velikem obsegu, kot je omrežno shranjevanje, ter za prilagodljivo in nosljivo elektroniko.
• Širši vpliv: Pričakuje se, da bodo principi 3D polimerne zasnove preoblikovali tudi druge baterijske sisteme, vključno z litij-žveplovimi in natrijevimi baterijami.

URL: https://interestingengineering.com/energy/3d-organic-polymer-battery-record-lifespan