Новости

Новый материал повысил емкость натрий-ионных аккумуляторов. Они намного дешевле литий-ионных

2 August 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
Горбатый кит

В Москве создали эффективную энергоустановку, вдохновившись формой плавников кита

1 мин. чтения
Лимонная кислота

Казанские ученые ускорили «заморозку» метана с помощью лимонной кислоты

2 мин. чтения
Участники Промышленно-энергетического форума TNF 2023

На форум TNF 2024 в Тюмень приедут представители энергетики шести стран

1 мин. чтения
Ледяные гранулы

В Казани создали установку для быстрого получения ледяных гранул из газа

2 мин. чтения
Нефтяники на солнечной электростанции Омского НПЗ

ИИ, бактерии, водород и суперматериалы: заглядываем в будущее энергетики на десять лет вперед

1 мин. чтения
Героиня ролика-манифеста «Газпром нефти» — волонтер в приюте для собак

Поющий мотор, хищные автомобили и реальные люди вместо артистов: о чем говорят энергетические компании

4 мин. чтения
Сотрудник лаборатории «Газпром нефти»

В Уфе из перекиси водорода и рапсового масла создали вещество для очистки нефти

1 мин. чтения
Проточная батарея в лаборатории

В Китае при помощи нафталина продлили срок службы органического аккумулятора

1 мин. чтения
Ученый в лаборатории изучает умный материал

На форуме TNF 2024 покажут роботов, умные материалы и модульное жилье для нефтяников

1 мин. чтения
Нефть играет в прятки с нефтяником

Как найти нефть: пошаговая инструкция

3 мин. чтения