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El N-Tipo polímero para la batería orgánica rápida descubrió

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Los investigadores en la universidad de Houston han divulgado desarrollar un polímero de electrón-transporte conductor eficiente, un pedazo largo-que falta del rompecabezas que permitirá usos ultrarrápidos de la batería

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El descubrimiento confía en un diseño del “polímero redox conjugado” con un polímero de la naftalina-bithiophene, que se ha utilizado tradicionalmente para los usos incluyendo los transistores y las células solares. Con el uso de los iones del litio como dopante, los investigadores lo encontraron conductividad electrónica significativa ofrecida y seguido siendo estables y reversible con millares de ciclos de cargar y de descargar energía.

La brecha, descrita en el diario de la sociedad química americana y ofrecida como redactores de ACS bien escogidos para el acceso abierto, trata un desafío década-largo para electrón-transporta los polímeros que conducen, dijo Yan Yao, profesor adjunto de la ingeniería eléctrica y de computadora en la universidad de UH Cullen de la ingeniería y el autor importante del papel.

Los investigadores han reconocido de largo la promesa de polímeros orgánicos funcionales, pero hasta ahora no han sido acertados en desarrollar un eficiente electrón-transportan el polímero que conducía para aparearse con los polímeros de agujero-transporte establecidos. El polímero litio-dopado de la naftalina-bithiophene demostró exhibir conductividad electrónica significativa y ser estable durante 3.000 ciclos de cargar y de descargar energía, Yao dijo.

El descubrimiento podía llevar a una alternativa más barata a los dispositivos inorgánico-basados tradicionales de la energía, incluyendo las baterías de litio. , Yao dijo, podría traducir en última instancia a los dispositivos menos costosos del consumidor y a los coches eléctricos incluso menos costosos.

El grupo de investigación de Yao se centra en los materiales orgánicos verdes y sostenibles para la generación y el almacenaje de la energía. Él es también investigador principal para el centro de Tejas para la superconductividad en UH.

Yanliang Liang, asociado de investigación en UH y primer autor en el papel, dijo que los investigadores no están intentando competir directamente con las baterías convencionales del litio-ion. “Estamos intentando demostrar una nueva dirección,” él dijo.

Liang dijo que las baterías y los dispositivos de almacenamiento metal-basados inorgánicos convencionales de la energía son costosos en parte porque los materiales usados para hacerlas, incluyendo el cobalto y los compuestos silicio-basados, requieren gastos energéticos enormes procesar. Los polímeros orgánicos se pueden procesar en las temperaturas relativamente bajas, bajando el coste.

También producen menos CO2, él dijo, que agrega a su ventaja ambiental. Y mientras que los materiales convencionales son polímeros finitos, orgánicos podría potencialmente ser sintetizado de biomasa.

¿“Orgánico? ¿- los polímeros conjugados está emergiendo como una clase de materiales para los usos energéticos, permitiendo una trayectoria a un paisaje más sostenible de la energía sin los compuestos metal-basados costosos y a veces tóxicos de la necesidad de intensivo en energía,” los investigadores escribió, concluyendo eso “un polímero modelo, P (NDI2OD-T2), n-fue dopado estable y reversible a un alto nivel de doping de 2.0, un progreso significativo para electrón-transportar? - polímeros conjugados. ¿… Con diseño molecular racional? - los polímeros redox conjugados establecerán el nuevo espacio del diseño en química del polímero y verán usos extensos, especialmente en los energéticos tales como baterías, supercapacitors y thermoelectrics.”

El polímero básico usado en el trabajo fue descubierto en 2009; Yao dijo que fue proporcionado por los miembros del equipo de investigación de Polyera Corporation, una compañía de la tecnología basada en Illinois. Aunque la naftalina-bithiophene se haya utilizado para los transistores y otros usos desde su descubrimiento, ésta es la primera vez que se ha convertido para el uso en almacenaje de energía.

Eso fue hecha a través de la adición de litio y levantó el polímero que dopaba llano de un 0.1 previamente divulgado a 2.0.

Los resultados son registrar-ajuste. El polímero exhibe el más rápido cargar-descarga el funcionamiento para un material orgánico bajo condiciones prácticas de la medida, permitiendo que una batería sea el 80 por ciento cargado en el plazo de 6 segundos y cargado completamente en otros 18 segundos, Liang dijo.

Las baterías inorgánicas convencionales siguen siendo capaces de llevar a cabo más energía que la batería orgánica, y Yao dijo que el trabajo continuará mejorando la memoria del material. Su grupo también continuará haciendo la investigación científica básica sobre el polímero para aprender más sobre él, él dijo.