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

«Пася олэн!» — так здороваются манси или обращаются к оленю? Учим языки народов Крайнего Севера в нашем квизе

1 мин. чтения
Визуализация проекта Нижне-Зейской ГЭС. Изображение сгенерировано нейросетью

Энергия и защита от паводков: на Дальнем Востоке представили проект Нижне-Зейской гидроэлектростанции

1 мин. чтения
Ночная бабочка. Фото: Shutterstock

Глаз ночной бабочки вдохновил ученых на создание солнечной «ловушки» для круглосуточного генератора энергии

2 мин. чтения
Спутники и НЛО на фоне Земли и плавучей атомной станции в Арктике. Изображение сгенерировано нейросетью

От спутников до плавучих АЭС: какие технологии нужны Северному морскому пути

1 мин. чтения
СПГ-бункеровщик «Дмитрий Менделеев»

Производство сжиженного природного газа в России за семь месяцев выросло на 12%

1 мин. чтения
Угольная порода в цементной оболочке, укрепленной медными нитями. Изображение сгенерировано нейросетью

«Спа-процедура» для камня: ученые сделали пустую породу прочнее с помощью цементного «обертывания»

1 мин. чтения

Месторождение инноваций: изучаем интерактивную карту открытий, которые меняют энергетику

1 мин. чтения
Прототип батареи из жидкого металла. Изображение сгенерировано нейросетью

Гибкий заряд: в Китае создали батарею из жидких металлов с регулируемым напряжением

1 мин. чтения
Абагайтуйская солнечная электростанция. Фото: «Юнигрин Энерджи»

Россия за полтора года ввела более одного гигаватта новых мощностей возобновляемой энергетики

1 мин. чтения
Представительница коренных народов Севера возле чума

Языки Севера: как и на чем говорят коренные северные народы России

2 мин. чтения