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
Центр обработки данных. Фото Shutterstock

Маленькая АЭС для больших ЦОДов: в России создают реакторы для дата-центров

1 мин. чтения
Никола Тесла в поединке с мастером Йодой. Изображение сгенерировано нейросетью.

Тесла или Йода? Угадайте, кому принадлежат научные цитаты — ученым или героям фантастики

1 мин. чтения
Фото предоставлено организаторами

Экопремия назвала первых претендентов на победу: лидируют проекты по искусственному интеллекту и переработке вторсырья

1 мин. чтения
Образцы керна из исследовательского центра «Геосфера»

Эксперт по недропользованию Михаил Яковлев рассказал, как единые стандарты сохранения керна помогут геологоразведке

1 мин. чтения
Эксперт по цифровым технологиям «Газпром нефти» Даниил Воробьев

Цифровой детокс: как разгрузить мозг и ощутить жизнь по-новому

3 мин. чтения

Там, где нет розетки: ученые испытали российскую мини-электростанцию для удаленных месторождений

1 мин. чтения
Уголь супер-герой на фоне металлургического завода

Как «запеченный» уголь стал основой сталелитейной промышленности

3 мин. чтения
Теплоэлектростанция в Китае. Фото: Shutterstock

В Китае впервые запустили электростанцию на «коктейле» из водорода и угля

1 мин. чтения
Хранилища для сжиженного природного газа. Фото: Shutterstock

Первый в России комплекс для испытаний компрессоров для сжиженного природного газа заработал в Татарстане

1 мин. чтения

Керн все расскажет: в России обновили правила работы с образцами пород при геологоразведке

2 мин. чтения