Top.Mail.Ru
Новости

Новый материал повысил емкость натрий-ионных аккумуляторов. Они намного дешевле литий-ионных

2 августа 2022

В Сколтехе совместно с МГУ разработали новый материал для катодов натрий-ионных аккумуляторов. Это порошок фторидофосфата натрия — ванадия с особой кристаллической решеткой. Катоды из такого материала обеспечивают аккумуляторам рекордную на сегодняшний день энергоемкость.

Фото iStock

Натрий-ионные аккумуляторы имеют практически одинаковые характеристики с используемыми сейчас литий-ионными, но стоят дешевле. Натрий широко распространен в природе, а вот крупных месторождений лития в мире не так много, и этот металл стремительно дорожает на фоне растущего спроса на электромобили. Поэтому натрий-ионные аккумуляторы считаются перспективной заменой литий-ионных.

Фторидофосфат натрия — ванадия повышает емкость натрий-ионных аккумуляторов на 10–15% по сравнению с ранее известными катодными материалами. По словам ученых, предыдущий материал-рекордсмен имеет схожий состав и даже аналогичное название. Отличие нового материала — в соотношении составляющих его элементов и строении кристаллической решетки. Строение решетки в материалах электродов имеет ключевое значение, поскольку именно она удерживает переносящие заряд ионы.

При разработке нового материала исследовательская группа использовала собственный оригинальный метод поиска вещества с необходимыми свойствами.

«В «батареечном» сообществе принято искать материалы или эмпирически, то есть методом проб и ошибок, или проверяя одним махом огромный набор соединений. Но наш подход — рациональный дизайн на основе химии твердого тела: мы отталкиваемся от фундаментальных законов и принципов и стараемся прийти к материалу с желаемыми свойствами», — объясняет стажер-исследователь Семен Шраер из Сколтеха.

Сначала ученые на теоретическом уровне вывели формулу потенциального материала-кандидата и определили оптимальное строение его кристаллической решетки. За образец они взяли решетку титанил-фосфата калия — он используется в лазерной технике, но в сфере аккумуляторных технологий является новым веществом. После завершения теоретических расчетов материал был синтезирован, а затем испытан.

«Реальные характеристики материалов всегда ниже рассчитанных теоретически. С новым материалом нам удалось в экспериментах достичь показателей, которые превысили даже теоретически предсказанные характеристики прежних материалов — это существенно», — говорит старший преподаватель Сколтеха Станислав Федотов.

По словам ученых, по мере разработки новых эффективных материалов натрий-ионные аккумуляторы смогут лучше конкурировать со своими литий-ионными аналогами, заменив их в перспективе в качестве источников питания электробусов и грузовиков на электроприводе, а также в системах хранения энергии на ветряных и солнечных электростанциях.

0
Haha
Haha
0
0
Love
Love
0
0
0
Читать также
Скользская вода

Скользкая вода и углекислый газ показали, как в разы повысить добычу сланцевого газа

1 мин. чтения
Термоядерный реактор

От солнечных батарей до термоядерных реакторов: как квантовые технологии меняют энергетику

5 мин. чтения
ИИ проекция нефтяных пластов

«Цифровое зрение» для недр: нейросеть научили оценивать состояние нефтяного пласта, не прерывая работу скважины

2 мин. чтения
ГАЭС

«Аккумулятор» на 60 этажей: Китай построил ГАЭС с самой высокой в мире плотиной

1 мин. чтения
Советские вахтовики создают искусственные острова на озере Самотлор

Как советские инженеры построили острова среди болот и обеспечили страну топливом на десятилетия

4 мин. чтения
Технологические стартапы

Эксперт по вопросам национальной энергетики Александр Фролов оценил роль программ по поддержке стартапов

2 мин. чтения
Международная интеллектуальная игра Нефтяная сова

Молодые умы сразились за «Нефтяную сову»: определены победители VII Международной интеллектуальной игры

1 мин. чтения
Предполагаемый вид города будущего, который обеспечивается альтернативными источниками энергии

Что вы знаете об альтернативной энергетике? Проверьте себя за две минуты

1 мин. чтения

Эксперт по IT-технологиям Герман Клименко оценил перспективы цифровизации промышленной логистики

2 мин. чтения
Заезд на трассе Игора Драйв

Испытание скоростью: как автоспорт тестирует альтернативное топливо

4 мин. чтения