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

Пар или бензин — на чем ездил первый автомобиль? Узнайте из квиза ко Дню автомобилиста

1 мин. чтения

От отдельных разработок к серийному выпуску: в Москве обсудили будущее российской промышленности

2 мин. чтения

Умные шахты и добыча в космосе: в Екатеринбурге обсудят будущее горнодобывающей индустрии

1 мин. чтения

От ИИ-агента до клиентской аналитики: российские студенты предложат цифровые решения для бизнеса

2 мин. чтения
Фото: Shutterstock

Арахисовое и пальмовое масла превратили в добавки к дизельному топливу

2 мин. чтения

Эксперт по разработке нефтегазовых месторождений Дмитрий Тананыхин рассказал о перспективах электрического флота ГРП

1 мин. чтения

Снег не помеха: промышленных роботов научили находить дорогу в условиях Крайнего Севера

2 мин. чтения

Ток для недр: на российском месторождении запустили первый в стране электрический флот гидроразрыва пласта

2 мин. чтения

Кто управляет установками размером с дом

1 мин. чтения

Эксперт по экологической ответственности бизнеса Алексей Книжников рассказал, как виды-индикаторы помогают сохранять природу Восточной Сибири

2 мин. чтения