«Свойства оказались уникальными»: российские химики синтезировали перспективный материал для аккумуляторов

Химики из МГУ синтезировали уникальный материал для натрий-ионных аккумуляторов. Батареи такого типа значительно дешевле литий-ионных аналогов, которые в настоящее время повсеместно используются в производстве электроники. Разработка российских учёных позволила увеличить энергоёмкость перспективных натрий-ионных аккумуляторов, сократив при этом их размер. В ближайшее время авторы исследования, опубликованного в журнале Chemistry of Materials, рассчитывают улучшить характеристики соединения.

Сотрудники химического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова синтезировали перспективный материал для аккумуляторов нового поколения.

Стоимость основного рабочего катиона натрий-ионного аккумулятора примерно в 100 раз ниже, чем у литий-ионного, поскольку химические свойства натрия позволяют использовать лёгкий и недорогой алюминий вместо меди. Однако у перспективной технологии есть существенный недостаток: батарея на основе карбоната натрия имеет на 30—50% больший размер, нежели литиевый аналог, при аналогичной энергоёмкости. Впрочем, российские учёные нашли способ устранить эту проблему.

«Группа Олега Дрожжина обнаружила интересную структуру, ранее описанную только для крупных щелочных катионов — калия, рубидия, цезия, — и попробовала синтезировать новое соединение с натрием с целью проверить его электрохимические свойства. Они оказались уникальными», — прокомментировал результат работы и. о. декана химического факультета МГУ, член-корреспондент РАН Степан Калмыков.

При этом энергоёмкость новой структуры оказалась всего на 20% меньше, чем у литиевого катодного материала LiCoO2.

Ещё одно важное свойство синтезированного материала — крайне малое изменение его объёма (всего 0,5%) при заряде и разряде батареи. Схожими характеристиками обладает лишь литий-титановый анодный материал, который используется в современных аккумуляторах электрокаров и электробусов.

«Чем меньше меняется объём материала при заряде-разряде, тем дольше он сможет стабильно работать. Множество соединений так и не нашли применения в аккумуляторах из-за значительного изменения в объёме», — пояснил руководитель исследования Олег Дрожжин.

В ближайшее время учёные планируют улучшить электрохимические свойства соединения и, как следствие, характеристики полученного материала.

Арсений Скрынников. RT на русском