Разработан новый катодный материал для металл-ионных аккумуляторов — Naked Science
6 минут
Сколтех
1

Разработан новый катодный материал для металл-ионных аккумуляторов

4.8

Исследователи из Центра энергетических наук и технологий Сколтеха создали новый катодный материал на основе фторидофосфата титана, позволивший достичь высоких энергетических показателей и стабильной работы при высоких токах разряда.

Разработан новый катодный материал для металл-ионных аккумуляторов / ©under35.me

Полученные результаты опубликованы в престижном журнале Nature Communications. Сегодня бурное развитие электрического транспорта и возобновляемой энергетики требует разработки коммерчески доступных, безопасных и недорогих накопителей энергии на основе металл-ионных аккумуляторов. Основным недостатком существующей литий-ионной технологии считается высокая цена, а также прогнозы по возможному скорому исчерпанию мировых запасов литий- и кобальтсодержащего сырья, используемого для изготовления материала катода – ключевого элемента аккумулятора, определяющего его основные функциональные и энергетические характеристики.

В поисках альтернативной технологии много усилий было приложено к созданию аккумуляторов, которые построены с использованием более доступных и менее дорогих элементов, например, калия вместо лития. При этом кобальт в составе катода может быть заменен на более распространенные и экологичные железо, марганец и даже титан.

Титан – один из наиболее часто встречающихся элементов в земной коре (по частоте встречаемости он занимает десятое место) – добывается во всем мире, при этом основные титансодержащие реагенты легко доступны, устойчивы и не токсичны. Но, несмотря на эти преимущества, основной проблемой для применения соединений титана в качестве катодных материалов долгое время оставался низкий электрохимический потенциал, ограничивающий практически достижимую удельную энергию аккумулятора.

Ученым из Сколтеха удалось создать перспективный, коммерчески привлекательный катодный материал на основе фторидофосфата титана (KTiPO4F), который имеет высокий электрохимический потенциал и отличается беспрецедентной стабильностью работы при высоких скоростях заряда и разряда.

Особенности и характеристики нового материала / ©Пресс-служба Сколтеха

Профессор Станислав Федотов: «Это исключительный результат, буквально сдвигающий устоявшуюся парадигму в «аккумуляторном сообществе», согласно которой материалы на основе титана рассматривались исключительно как анодные из-за его низкого потенциала. Мы считаем, что открытие KTiPO4F может стать стимулом к поиску и разработке новых титансодержащих катодных материалов с уникальными электрохимическими характеристиками».

Профессор Артем Абакумов, директор Центра энергетических наук и технологий Сколтеха также прокомментировал открытие: «С точки зрения неорганической химии и химии твердого тела получен прекрасный пример, который в очередной раз демонстрирует, что на практике не нужно слепо руководствоваться общепринятыми догмами, а стоит смотреть на вещи широко открытыми глазами.

Ведь при правильно подобранном химическом составе, кристаллической структуре и способе синтеза невозможное становится возможным, и могут быть обнаружены новые материалы с неожиданными свойствами и новыми возможностями практического применения, что и было блестяще продемонстрировано профессором Федотовым и его командой».

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Сколковский институт науки и технологий — негосударственный технологический университет, расположенный в инновационном центре Сколково. Институт был создан в 2011 году при поддержке Массачусетского технологического института. Модель института предусматривает тесную интеграцию технологического образования, исследовательской работы и предпринимательских навыков. Институт ведёт обучение по программам магистратуры и PhD, рабочий язык — английский.
Сегодня, 10:28
5 минут
Ольга Иванова

Ученые из Австралии узнали, на протяжении какого периода времени сохраняется эффект эйфории после употребления марихуаны. Это необходимо, например, для более эффективного применения лекарств на основе каннабиса или понимания того, сколько времени необходимо, чтобы сесть за руль.

8 часов назад
5 минут
Ольга Иванова

Хронический риносинусит, который связан с постоянной заложенностью носа и головными болями, как выяснили ученые, может вызывать и изменения в головном мозге.

11 часов назад
10 минут
Василий Парфенов

Репутация самого популярного в мире мессенджера в последнее время терпит один удар за другим. Сначала масштабная утечка личных данных, потом главу Facebook Inc. уличили в использовании приложения-конкурента, а теперь исследователи в области кибербезопасности нашли очередную «бомбу замедленного действия». Оказывается, любого пользователя WhatsApp можно принудительно «отлучить» от мессенджера на произвольный срок, причем для этого нужно знать лишь его номер телефона.

8 апреля
13 минут
Мария Азарова

Когда знаменитый епископ Лунда Педер Винструп умер, его похоронили в семейном склепе в Лундском соборе вместе с женой. После реставрации собора в XIX веке гробы перенесли в общее хранилище, а в 2012 году ученые решили исследовать мумифицированные останки. Неожиданно в ногах Винструпа обнаружили небольшой кулек — завернутое в ткань тело недоношенного ребенка. Это открытие вызвало резонный вопрос: как эмбрион попал в гроб к епископу и имели ли они родственную связь?

Сегодня, 10:28
5 минут
Ольга Иванова

Ученые из Австралии узнали, на протяжении какого периода времени сохраняется эффект эйфории после употребления марихуаны. Это необходимо, например, для более эффективного применения лекарств на основе каннабиса или понимания того, сколько времени необходимо, чтобы сесть за руль.

Позавчера, 06:49
7 минут
Александр Речкин

12 апреля исполняется 60 лет со дня первого полета человека в космос. В 1961 году советский космонавт Юрий Гагарин на космическом корабле стартовал с космодрома Байконур и впервые в мире совершил орбитальный облет Земли. Полет в околоземном космическом пространстве продлился один час и 48 минут, после чего Гагарин успешно приземлился.

17 марта
12 минут
Василий Парфенов

Продолжавшееся более пяти лет уголовное дело подошло к завершению: серийного сетевого сексуального маньяка осудили на 75 лет тюремного заключения. Чтобы поймать человека, растлившего 375 несовершеннолетних девушек, потребовалось пойти на беспрецедентные и этически спорные меры: создать вредоносное ПО и подсунуть злоумышленнику видеоловушку со встроенным вирусом.

25 марта
36 минут
Александр Березин

Улыбающийся мультимиллиардер планирует понять, насколько эффективно мел в стратосфере защищает планету от солнечного света, и если результат хорош, распылить его там в гигантских количествах. Потенциально это результативная задумка: ученые давно показали, что так можно добиться полного покрытия Земли устойчивыми льдами — вплоть до экватора. Увы, идея Гейтса — плагиат, причем не лучший. Советский исследователь предложил похожее полвека назад с более эффективной серой. Интереснее другое: подобные мероприятия один раз едва не уничтожили человечество. Разбираемся в деталях, а также в том, грозит ли нам повторение.

31 марта
51 минута
Александр Березин

Самый зловещий оружейный проект всех времен и народов — термоядерная торпеда, предназначенная для радиационного поражения огромных площадей и создания искусственного цунами. Никогда до этого ни одна страна даже не заявляла о намерении сделать нечто настолько опасное для живых существ. Поэтому российский проект «Посейдон», обещающий именно это, вызывает бурю эмоций. Однако тщательный технический анализ показывает: в реальности он будет совсем не таким, как об этом пишут в СМИ. Даже если он предназначен для радиационного поражения обширных площадей, оно не будет долгим. А уже через год «омытые» им районы будут абсолютно безопасны. Тем не менее новая система действительно изменит стратегический баланс на планете — но не так, как все думают. Попробуем разобраться в ситуации подробнее.

[miniorange_social_login]

Комментарии

1 Комментарий

24.03.2020
-
1
+
Ни технических характеристик, ни сроков, короче ни о чём. А лития на планете предостаточно, с кобальтом таки могут быть проблемы, но в новых аккумуляторах его уже заменили на 80%. И самое главное преимущество аккумуляторов заключается в том что после отработки его ресурса все входящие в его состав технологические вещества можно выделить и использовать повторно, и так сколько угодно раз. С некоторых пор это научились делать коммерчески выгодно: https://hightech.fm/2019/03/27/battrey-recycling А вообще за электрокарами безусловно будущее из-за их большей энергетической эффективности. Доводы очень просты: Во-первых: КПД станционной выработки на газовых станциях 60%, тогда как у автомобильного ДВС не более 25%; Во-вторых: тепловую отработку станций можно использовать для теплофикации и так же продавать пар для последующего использования в различных технологических процессах, что и делается; В-третьих: тяговые электромашины электрокаров могут рекуперировать кинетическую энергию автомобиля в режиме торможения и возвращать её в аккумуляторы для повторного использования, чего ДВС делать в принципе не может; В-четвёртых: массовый электромобиль стоящий на зарядке представляет собой огромный по ёмкости распределённый сетевой аккумулятор (при том бесплатный) который резко (примерно на 20%) уменьшит потери в электрораспределительных сетях которые сейчас достигают 35% и более. А это обеспечит по сути бесплатной энергией примерно половину автопарка; В-пятых: ЭЭ может поступать от ВИЭ. В ЕС к 2040 году не менее 50% все электрогенерации будет получено именно из этих источников, а впоследствии они вообще станут доминирующими. Причём сочетание распределённого аккумулятора массового электромобиля и ВИЭ, с их неконтролируемым потоком мощности, является оптимальным. В итоге электромобили оказывают не менее чем в 2 раза выгоднее автомобилей с ДВС, поэтому уже все ведущие страны мира приняли решение о полном переходе на электротягу не позднее 40 года...
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: