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
Человек в темных очках под лучами лазера

От хирургии до энергетики: как управляемый свет меняет мир

4 мин. чтения
На форуме «Теплоэнергетика Центральная Азия»

Международный форум соберет в Астане 200 экспертов энергетической отрасли

1 мин. чтения
Специалист «Газпром нефти» проводит аудит на строительной площадке

Нефтяники помогли создать первый в России стандарт применения ИИ для строительного надзора

1 мин. чтения
Волонтеры экологического проекта «Чистые Игры»

Как играючи заботиться об экологии огромной страны

1 мин. чтения
Литиевые аккмуляторы

«Молекула жизни» помогла извлечь из старых аккумуляторов 99,99% лития

1 мин. чтения
Электромобиль в поцессе зарядки

В Китае разработали систему, которая позволяет зарядить электрокар за пять минут

1 мин. чтения
Инженерная пятница в Муравленко

Подземные ловушки, жилище флюида и долгая дорога к буру: как школьники постигали секреты энергетики

4 мин. чтения
Электрик за работой

Пермские ученые придумали, как точнее измерить параметры короткого замыкания

2 мин. чтения
Самотлорское месторождение

На Самотлоре провели уникальную операцию по усилению притока нефти в скважину

1 мин. чтения
Оператор во время съемок документального кино

В главных ролях — люди: как правильно снимать документальные фильмы об энергетике

4 мин. чтения