Разработка Сколтеха повысит емкость аккумуляторов в 2,5 раза
В Сколтехе изучили возможность использования полиароматических углеводородов для анодных материалов в металл-ионных аккумуляторах. Соединения на основе углерода — перспективные анодные материалы благодаря высокой емкости, низкому рабочему напряжению и высокой электронной проводимости. Исследование открывает перспективы для создания более дешевых и даже более емких анодных материалов.
Результаты работы опубликованы в Journal of Energy Storage. Основной материал, который используется сегодня в качестве анода в металл-ионных аккумуляторах, — это графит. У него есть несколько недостатков: небольшая емкость ограничивает время работы телефонов, компьютеров и другой техники, а еще он дорогой — для его производства нужно обжигать исходный материал при температуре около 3000 градусов Цельсия.
«Последние несколько лет ученые активно смотрят в сторону создания анодов из органических материалов, таких как полиароматические углеводороды. Они дешевле и даже более емкие, чем графит. В нашей новой работе мы взяли четыре полиароматических углеводорода — нафталин, антрацен, тетрацен и пентацен — и интеркалировали различные атомы — литий, натрий, кальций, магний, рубидий и калий. Все эти металлы используются в металл-ионных аккумуляторах», — рассказал первый автор работы Илья Чепкасов, старший научный сотрудник Проектного центра по энергопереходу в Сколтехе.
Полиароматические углеводороды образуются в процессах низкотемпературного горения или термического разложения органических материалов. Основной акцент в работе сделан на интеркаляции атомов щелочных и щелочноземельных металлов (литий, натрий, калий, рубидий, магний, кальций) в кристаллические структуры полиароматических соединений. Расчеты проводились методом теории функционала электронной плотности. Ученые рассмотрели различные методы коррекции ван-дер-ваальсовых взаимодействий, влияющих на точность вычислений энергии интеркаляции металла в кристаллы полиароматических углеводородов.
«Мы пришли к выводу, что емкость всех изученных кристаллов полиароматических углеводородов с металлами значительно превосходит стандартные значения для графитового электрода. Например, емкость с литием, натрием, калием и рубидием в 1,2-1,3 раза выше аналогичного показателя для графита. А при интеркаляции магния и кальция эта величина достигает еще больших значений — порядка 2,3-2,6 раз выше», — поделился результатами соавтор исследования профессор Александр Квашнин из Проектного центра по энергопереходу в Сколтехе, лауреат Научной премии Сбера в 2024 году.
Полиароматические углеводороды позволят повысить энергоемкость аккумуляторов, снизить зависимость от дефицитных элементов (например, лития), уменьшить объемные деформации электродов и обеспечить быструю реакцию заряда-разряда. Особенно перспективны в качестве анодных материалов тетрацен и пентацен. Они открывают путь к созданию более эффективных и экономичных решений для хранения электрической энергии.
Telegram 
Дзен 
VK Психопатия — пугающее расстройство личности, оно ассоциируется с безжалостностью, жестокостью, агрессией и насилием. Неудивительно, что самая большая концентрация выявленных психопатов наблюдается в тюрьмах, где каждый 25-й заключенный демонстрирует высокий уровень психопатии. Помимо социальных проблем, эта болезнь наносит обществу материальный ущерб, достигающий сотен миллиардов долларов в год.
Во времена Екатерины II один из немецких колонистов в России мутировал, из-за чего все его потомки получали раннюю болезнь Альцгеймера. Теперь среди них появился первый, кого она не тронула, — по мнению ученых, благодаря жаре, которой он должен был подвергаться на работе.
Формирование и эволюция звездных систем кажутся понятными и предсказуемыми, а их строение строго подчиняется законам физики. Строение «крылатых» радиогалактик выбивается из общих правил. Их необычная форма не имеет однозначного объяснения и остается предметом споров для астрофизиков.
Канадские исследователи идентифицировали останки четырех членов пропавшей полярной экспедиции Джона Франклина 1845 года, сравнив их ДНК с генетическим материалом современных потомков. Открытие решило полуторавековую загадку с переодетым матросом и помогло восстановить маршрут отступления экипажа по льдам. Выяснилось, что при эвакуации моряки разделились по кораблям, после чего бросили ослабевших товарищей в спасательных шлюпках.
Генетика интеллекта сложна и связана с разными психоневрологическими состояниями. Оказалось, то, что повышает эрудицию, может ухудшать способность решать творческие задачи, — и наоборот. Причем паттерны этих связей уникальны для каждого диагноза.
Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Окаменелые остатки рептилии возрастом 289 миллионов лет сохранили полное анатомическое устройство грудной клетки ранних покорителей суши. Благодаря нетронутым хрящам исследователи реконструировали механику первого полноценного реберного дыхания. Наличие в тканях оригинальных белков подтвердило, что сложные органические молекулы способны сохраняться в палеонтологической летописи почти на 100 миллионов лет дольше, чем считалось.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно