Он исследует процессы старения в неводных батареях, таких как кислородные батареи — другими словами, системы батарей, в которых кислород вступает в реакцию с литием, например, с натрием и магнием, высвобождая таким образом энергию. Плотность энергии этих аккумуляторов следующего поколения значительно выше, чем у современных литий-ионных аккумуляторов, но их быстрое старение по-прежнему делает их непригодными для использования в настоящее время. "Я давно понял, что супероксид не может быть единственной причиной старения, как предполагалось ранее.
Синглетный кислород довольно хорошо известен, потому что он настолько реактивен. Но никто не проверял, возникает ли это в батареях.
Хотя бы потому, что там не было никаких методов его обнаружения », — описывает Фрейнбергер. В текущем выпуске журнала Nature Energy Фрейнбергер описывает разработанные методы обнаружения и показывает, что синглетный кислород действительно является основной причиной старения в неводных кислородных батареях.
Ферментная функция для батарей
«С точки зрения исследования, это золотая жила. Это показывает, что во всех электрохимических процессах, в которых участвует кислород — а это обычно имеет место в химии аккумуляторов — синглетный кислород может иметь значение.
Методы, используемые для обнаружения синглетного кислорода, также могут применяться в других областях », — говорит Стефан Фрейнбергер.
Помимо выявления проблем и разработки методологии, статья в Nature Energy также предлагает начальный подход к тому, как аккумуляторная ячейка может защитить себя от активных форм кислорода. «По сути, аккумулятор нуждается в функции фермента супероксиддисмутазы. Нам удалось определить класс молекул, которые могут выполнять эту функцию.
Должен существовать подходящий способ введения «фермента» в аккумуляторную систему — либо через сам электролит, либо с помощью добавки, растворяющейся в электролите. Это начальный подход, который работает, но определенно не является оптимальным.
За этой большой дверью, которую мы распахнули, предстоит много работы », — говорит Фройнбергер.
