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.
Позавчера, 09:47
4 минуты
Сергей Васильев

Потеряв в схватке с крупным хищником почти всю заднюю часть тела и глаз, трилобиту удалось выжить и даже частично восстановиться.

Позавчера, 14:11
5 минут
Илья Ведмеденко

По информации СМИ, модуль «Наука» столкнулся с техническими проблемами. Они могут существенно осложнить стыковку с Международной космической станцией.

Сегодня, 10:07
6 минут
Сергей Васильев

Первые сейсмические данные о внутренней структуре Красной планеты показали ее удивительно толстую кору и большое расплавленное ядро.

21 июля
22 минуты
Александр Березин

Существующие континенты движутся к слиянию в один — это лишь вопрос времени, считают большинство исследователей. Группа ученых решила выяснить, что будет с обитаемостью Земли после того, как это слияние завершится. Как оказалось, температура на планете существенно вырастет при любом исходе. Но в случае формирования одного из двух возможных суперконтинентов на суше станет намного холоднее. Если возникнет второй суперконтинент, доля обитаемой твердой поверхности, напротив, возрастет. Почему так получается и что из этого следует?

21 июля
4 минуты
Сергей Васильев

До сих пор было неизвестно, могут ли плоды передавать сигналы материнскому растению, но опыты, поставленные на томатах, показали, что это действительно происходит.

18 июля
5 минут
Илья Ведмеденко

Представлены первые фотографии перспективного российского боевого самолета, премьера которого состоится на грядущем авиасалоне МАКС. Ранее мы уже могли видеть новую машину, однако ее скрывал защитный чехол.

13 июля
5 минут
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
7 минут
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

11 июля
28 минут
Александр Березин

Еще год назад почти все были уверены, что эпидемия быстро закончится. Ведь научные исследования говорили: иммунитет переболевших очень сильный, а повторные заболевания крайне редки. Российские власти все еще верят в это: глава Роспотребнадзора Анна Попова утверждает, будто повторно болеет только 1%. От этого в России до сих пор ждут достижения «группового иммунитета» осенью — и, разумеется, снятия ковидных ограничений. К сожалению, это пустые надежды. Данные из других стран вообще не показывают реальной возможности достичь группового иммунитета за счет переболевших. Разбираемся в деталях.

[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?
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: