Top.Mail.Ru
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
Специалист заливает моторное масло G-Energy в двигатель автомобиля

Литиевые, медные, тефлоновые: как продлить жизнь деталям автомобиля

5 мин. чтения
Кольская АЭС

Стало известно, как будет устроена новая заполярная АЭС

1 мин. чтения
Ученый смотрит в микроскоп

В Томске придумали «сито» для просеивания атомов, которое может изменить энергетику

2 мин. чтения
Смоленская АЭС

Эксперт Курчатовского института рассказал о преимуществах новых ядерных «кассет» для АЭС

2 мин. чтения
На byteoilgas_conf

На конференции в Москве разработчики расскажут об ИИ и цифровых двойниках для нефтегазовой отрасли

1 мин. чтения
Вахтовики в коридоре нового комплекса на месторождении Жагрина

На вахте будущего: фоторепортаж из Сибири

3 мин. чтения
Ракета летит сквозь облака

Эксперт РАН оценил самый тяжелый китайский двигатель для ракет

1 мин. чтения
Молодые специалисты учатся управлять роборукой под присмотром наставника

Соревнования в искусстве управления искусственным интеллектом

5 мин. чтения
Студент за компьютером

На ИТ-чемпионате разработают «умные» системы диагностики энергетического оборудования

1 мин. чтения
Ученые наблюдают за моржами с борта арктического исследовательского судна

Зачем ученые следят за моржами из морских и летающих лабораторий

4 мин. чтения