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
Специалисты центра «Геосфера» с фрагментом керна

Подземная фотосессия: ученые подобрали идеальный «зум» для горных пород

2 мин. чтения
Международная арктическая станция «Снежинка» . Фото: Институт арктических технологий МФТИ

Арктический экзамен: ученые и инженеры договорились об испытаниях новых технологий на полигоне «Снежинка»

2 мин. чтения
Кирилл Зиновьев — пилот Российской серии кольцевых гонок, автор «Энергии+»

Трасса вместо класса: чему можно научиться у профессионального гонщика

5 мин. чтения
Девушка-ученый в лаборатории с микроскопом. Фото: Magnific

Почти без примесей: ученые из Уфы получили метан чистотой 99,99%

1 мин. чтения
Картошка фри во фритюрном масле. Фото: Shutterstock

Фритюрное масло поможет извлекать нефть из осадков

1 мин. чтения
Фото предоставлено организаторами

От буровых установок до цифровых систем: что покажут на выставке в Казани

2 мин. чтения
Центр коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов». Фото: ЦКП «СКИФ»

Для новых материалов, лекарств и энергетики: под Новосибирском открыли СКИФ

1 мин. чтения
Ученый-физик исследует в лаборатории свойства кристаллов. Изображение сгенерировано нейросетью

Цвет излучения синий: как случайная вспышка кристалла изменила нашу жизнь

3 мин. чтения
Фото предоставлено организаторами

Сотни российских компаний представят авторские технологии на выставке в Петербурге

1 мин. чтения
Команда SOREX — победители инкубатора «Энерготехнохаба Петербург» на Форуме науки и технологического предпринимательства

«ВАЛЛ-И», 3D-принтер и «вечный» цемент: какими бывают стартапы в энергетике

5 мин. чтения