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
Будущее энергетической отрасли

Экстремальные глубины, мини-ГЭС и роботы-шахтеры: как изменится российская энергетика к 2060 году

5 мин. чтения

Осетр, нельма и атлантический лосось — экологи «Газпром нефти» выпустили в российские водоемы 1,3 миллиона мальков ценных видов рыбы

2 мин. чтения
Робот химик в лаборатории

Первый в России робот-лаборант для нефтяной отрасли «научился» определять ионный состав пластовой воды

2 мин. чтения
Как сэкономить пресную воду

Душ вместо ванны и отказ от говядины: как помочь планете сохранить пресную воду, не выходя из дома

3 мин. чтения
Нефтегазовое месторождение в ХМАО

Запасы растут: в России за год открыли 26 новых месторождений нефти и газа

1 мин. чтения
Вечная мерзлота на Крайнем Севере

От термоизоляции скважин до цифрового проектирования: «Газпром нефть» представила новые технологии для работы в зоне вечной мерзлоты

2 мин. чтения

Как из «природного коктейля» получают топливо и другие полезные продукты

1 мин. чтения
Исследователи Горного университета

Жидкий «глушитель» для скважин разработали в Горном университете

2 мин. чтения
Летающая электростанция

Летающая электростанция: в Китае испытали воздушного змея размером с 12 баскетбольных площадок

1 мин. чтения
главная спецпроект

Зеленый курс: как современные технологии помогают планете

1 мин. чтения