В связи с быстрым ростом рынка интеллектуальных и пригодных для носки электронных устройств большое внимание уделяется интеллектуальным системам накопления энергии следующего поколения, которые обладают функциями накопления энергии, а также дополнительными свойствами изменения цвета.

Однако существующие электрохромные устройства имеют низкую электропроводность, что приводит к низкой эффективности подвижности электронов и ионов и малой емкости накопителя. Поэтому такие батареи были ограничены в использовании в гибких и носимых устройствах.

21 августа совместная исследовательская группа, возглавляемая профессором Иль Ду Кимом из департамента материаловедения и инженерии KAIST (DMSE) и профессором Тэ Гван Юном из департамента материаловедения и инженерии Университета Менджи, объявила о разработке умной электрохромной Zn-ионной батареи, которая может визуально отображать процессы зарядки и разрядки с помощью электрохромного полимерного анода, объединенного с «разделителем π-моста», что повышает эффективность подвижности электронов и ионов.

Их исследование было опубликовано 3 августа в качестве статьи на внутренней обложке журнала «Advanced Materials» под заголовком «Донорно-акцепторный полимер со встроенным π-мостовым разделителем для гибких электрохромных Zn-ионных батарей».

Батареи с электрохромными свойствами — это новаторские изобретения, которые могут визуально отображать свое заряженное и разряженное состояние с помощью цветов и могут использоваться в качестве устройств отображения, снижающих потребление энергии для охлаждения в помещении за счет регулирования поглощения солнечного света. Исследовательская группа успешно создала гибкий и электрохромный умный Zn-ионный аккумулятор, который может сохранять свои превосходные электрохромные и электрохимические свойства даже при длительном воздействии атмосферы и механических деформациях.

Чтобы максимально повысить эффективность подвижности электронов и ионов, команда смоделировала и синтезировала первый в мире полимерный анод с разделителем π-моста. π-связи могут улучшать подвижность электронов внутри структуры, ускоряя движение ионов и максимизируя эффективность адсорбции ионов, что повышает ее емкость для хранения энергии.

В батареях на основе анода с разделителем π-моста разделитель обеспечивает пространство для более быстрого перемещения ионов. Это обеспечивает быструю зарядку, улучшенную емкость разряда ионов цинка — 110 мАч/г, что на 40% больше, чем сообщалось ранее, и на 30% улучшенную электрохромную функцию, которая переключается с темно-синего на прозрачный при зарядке/разрядке устройства.

Кроме того, если технология прозрачных гибких батарей будет применена к интеллектуальным окнам, они будут отображать более темные цвета в течение дня, поглощая солнечную энергию, и функционировать как футуристический способ накопления энергии, который может блокировать ультрафиолетовое излучение и заменить шторы.

«Мы разработали полимер, объединенный с разделителем π-моста, и успешно создали умный Zn-ионный аккумулятор с превосходной электрохромной эффективностью и высокой емкостью накопления энергии». Он добавил: «Эта технология выходит за рамки существующей концепции батарей, которые используются просто как устройства хранения энергии, и мы ожидаем, что эта технология будет использоваться в качестве футуристической системы хранения энергии, которая ускорит внедрение инноваций в области умных батарей и носимых технологий», — сказал профессор Ил-Ду Ким.