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

От первой арктической — к первой тропической: эволюция плавучих АЭС

5 мин. чтения
Ракета в космосе

В «Росатоме» построили электродвигатель для освоения дальнего космоса

2 мин. чтения
Сотрудник цифровой электроподстанции Новопортовского месторождения

В Перми разработали методику для экономии электроэнергии при добыче нефти

1 мин. чтения
Ученый и жрец смотрят на молнию

Кто вы — ученый или жрец? Узнайте в нашем квизе о явлениях природы!

1 мин. чтения
Разноцветные светодиоды

Российские ученые упростили производство светящихся порошков для ламп и светодиодов

1 мин. чтения
Специалистка лаборатории изучает растительное сырье для создания

Томские ученые вдвое ускорили производство биотоплива за счет нового реактора

1 мин. чтения
Черное солнце в образе кинозвезды на красной ковровой дорожке

Почему самые черные тела выглядят ослепительно белыми и какого цвета Солнце на самом деле

3 мин. чтения
Литиевые батареи на конвейере

В Китае литиевому аккумулятору добавили упругий каркас, чтобы продлить его срок службы

1 мин. чтения
Магнитные кристаллы, выращенные в печи

Новосибирские ученые вырастили в печи материалы для новых мощных магнитов

1 мин. чтения
Минерал гетит вблизи

В Петербурге точно определили возраст арктического минерала, чтобы облегчить поиск нефти

2 мин. чтения