В ИФХЭ РАН разработали новые электрохимические системы для натрий-ионных аккумуляторов

❋ 4.3

В лаборатории процессов в химических источниках тока ИФХЭ РАН разработали две новые электрохимические системы для натрий-ионных аккумуляторов: первая с положительным электродом на основе ферроманганофосфата натрия и отрицательным электродом на основе наностержня из фосфида германия-кобальта, вторая — с положительным электродом на основе ванадофосфата натрия, легированного железом, и отрицательным электродом на основе того же наностержня.

ИФХЭ РАН

# аккумуляторы

# литий

# натрий

# натрий-ионные аккумуляторы

В ИФХЭ РАН разработали новые электрохимические системы для натрий-ионных аккумуляторов / © Getty images

Ранее в лаборатории за счет применения совершенно новых функциональных материалов ‒ нановолокон германия и наностержней фосфида германия — были созданы литий-ионные аккумуляторы с повышенной емкостью и сохраняющие работоспособность при экстремально низких температурах. Несмотря на достоинства литий-ионных аккумуляторов, в последние два десятилетия во всем мире интенсивно ведутся разработки устройств так называемой «пост-литий-ионной эпохи», главным представителем которой является натрий-ионный аккумулятор.

Широкомасштабное производство натрий-ионных аккумуляторов только-только зарождается, но в ИФХЭ РАН уже задумались о новых электрохимических системах для таких аккумуляторов. При этом учитывается опыт, накопленный при разработках литиевых систем. Оказалось, что фосфид германия способен так же внедрять натрий, как и литий.

Исследователи установили, что для внедрения натрия больше подходит не простой фосфид германия, а фосфид германия-кобальта, который можно получать по сходной технологии электролизом водного раствора. Наностержни из фосфида германия-кобальта имеют емкость по внедрению натрия 425 мАч/г, что почти в полтора раза превышает емкость используемого сейчас твердого углерода. В качестве активных материалов положительного электрода были выбраны ванадофосфат натрия, допированный железом и ферроманганофосфат натрия, причем электрохимические характеристики первого материала оказались несколько лучше.

Лабораторные макеты, собранные по новым электрохимическим системам, показали хорошую циклическую стабильность и имели удельную энергию 165‒170 Втч/кг, что превышает удельную энергию обычных натрий-ионных аккумуляторов с отрицательным электродом из твердого углерода. Работа признана одной из наиболее интересных работ секции «Электрохимия» ИФХЭ РАН в 2023 году. Исследование поддержано Российским научным фондом.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук — один из ведущих химических институтов Российской академии наук. Насчитывает более 800 сотрудников, среди которых 7 академиков, 9 членов-корреспондентов РАН, более чем 100 профессоров и 260 кандидатов наук. Проводимые в ИФХЭ РАН фундаментальные и прикладные исследования характеризуются многопрофильностью и включают следующие научные направления: поверхностные явления в коллоидно-дисперсных системах, адсорбция, физико-химическая механика; супрамолекулярные и наноразмерные системы для использования в современных высоких технологиях; химическое сопротивление материалов, защита металлов и других материалов от коррозии и окисления; химия и технология радиоактивных элементов, радиоэкология и радиационная химия; электрохимия. Успехи сегодняшних исследований опираются на уникальную экспериментальную базу Центра Коллективного Пользования, позволяющую решать практически любую задачу физико-химического исследования вещества или свойств его поверхности разнообразными современными методами. В их числе: электронная микроскопия и рентгеновский микроанализ, рентгеноструктурный анализ, рентгеновское малоугловое рассеяние, атомно-адсорбционный анализ, эллипсометрия, аннигиляция позитронов, хромато-масс-спектрометрия, инфракрасная, рамановская, фотоэлектронная, электронная спектроскопия, ядерный магнитный резонанс.