В Сколтехе предложили метод увеличения емкости следующего поколения катодных материалов металл-ионных аккумуляторов — Naked Science
7 минут
Сколтех

В Сколтехе предложили метод увеличения емкости следующего поколения катодных материалов металл-ионных аккумуляторов

4.3

Исследователи из Центра энергетических технологий Сколтеха предложили использовать простой и масштабируемый метод для увеличения емкости широкого спектра катодных материалов для металл-ионных аккумуляторов. Результаты работы могут быть полезны для разработки нового поколения передовых перезаряжаемых устройств хранения энергии.

В Сколтехе предложили метод увеличения емкости следующего поколения катодных материалов металл-ионных аккумуляторов / ©Getty images

Исследование опубликовано в журнале Journal of Materials Chemistry A. Создание современных литий-ионных аккумуляторов стало возможным благодаря нескольким важным научным достижениям. Одним из этих достижений, сделанных лауреатом Нобелевской премии Джоном Гуденафом, была разработка катодных материалов, содержащих обратимо экстрагируемые ионы лития.

Применение этих материалов позволило уйти от использования небезопасных анодов, таких как металлический литий. Однако такие проблемы, как ограниченная емкость, посредственная стабильность при циклировании, низкая скорость заряда-разряда, плохое влияние на экологию и так далее, все еще требовали решения. В течение десятилетий ученые прилагали большие усилия для разработки улучшенных материалов для аккумуляторов. В результате было предложено множество катодных материалов с привлекательными свойствами.

Однако аккумуляторы, в которых такие материалы применяются, зачастую могут достичь максимально возможной энергоемкости только при использовании небезопасных, имеющих высокую реакционную способность анодов, содержащих экстрагируемые катионы. Причиной этого является недостаток мобильных ионов металлов в катодах. Эта проблема приводит к понижению емкости и во многих случаях затрудняет практическое использование материалов, привлекательных в иных отношениях.

Аспирант Сколтеха Роман Капаев под руководством профессора Кита Стивенсона показал, как эту проблему можно решить для широкого спектра материалов. Для этого было предложено обрабатывать катоды растворами восстанавливающих агентов, представляющих соли щелочных металлов, полученных из ароматических соединений, например нафталина или феназина.

Важное преимущество подхода — его масштабируемость. Процесс не требует сложных условий и относительно безопасен. К тому же восстанавливающие агенты после реакции с катодами могут быть использованы повторно, так как их редокс-химия обратима. Эти достоинства делают метод перспективным для крупномасштабного производства.

Подход можно применять для широкого спектра органических и неорганических материалов для аккумуляторов. Более того, он оказался применимым не только для литий-ионных, но и для натрий- и калий-ионных аккумуляторов, потенциально более дешевых и привлекательных с точки зрения устойчивого развития устройств для хранения энергии. Была показана возможность контролировать содержание ионов металлов в катодах посредством изменения количества восстанавливающих агентов или их потенциалов окисления.

«Подход можно рассматривать как мощный набор инструментов, который имеет смысл использовать для улучшения характеристик разнообразных материалов для аккумуляторов», — комментирует работу Роман Капаев, — Это также простой и недорогой метод, использующий перерабатываемые реагенты, поэтому мы думаем, что он подходит для практических крупномасштабных применений».

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.
4 часа назад
9 минут
Мария Азарова

Китайские ученые воспроизвели модель мужской беременности млекопитающих на лабораторных крысах: результаты оказались успешными лишь отчасти, но все равно показали, что в таких случаях эмбрионы могут развиваться нормально. Мировое сообщество восприняло эксперимент с ужасом.

Позавчера, 14:46
5 минут
Илья Ведмеденко

Снимки демонстрируют интерьер новой российской атомной многоцелевой субмарины — К-561 «Казань», принадлежащей к проекту 885М «Ясень-М».

Позавчера, 11:25
55 минут
Александр Березин

Два миллиона лет назад планета вошла в состояние крайне необычной неустойчивости. Раз за разом она стирала экосистемы Африки с лица земли, отчего наши предки снова и снова оказывались в сложном положении. Семьдесят тысяч лет назад их число сократилось в десять раз — ударил другой, совершенно неожиданный фактор. Пару сотен тысяч лет назад не только человечество, но вообще все наземные виды могли погибнуть от еще более разрушительной силы. 12,9 тысячи лет назад множество людей умерли и миллионы квадратных километров полностью выгорели из-за взрывов в атмосфере и огненного дождя. Как именно наш вид пережил все это?

Позавчера, 14:46
5 минут
Илья Ведмеденко

Снимки демонстрируют интерьер новой российской атомной многоцелевой субмарины — К-561 «Казань», принадлежащей к проекту 885М «Ясень-М».

Позавчера, 11:25
55 минут
Александр Березин

Два миллиона лет назад планета вошла в состояние крайне необычной неустойчивости. Раз за разом она стирала экосистемы Африки с лица земли, отчего наши предки снова и снова оказывались в сложном положении. Семьдесят тысяч лет назад их число сократилось в десять раз — ударил другой, совершенно неожиданный фактор. Пару сотен тысяч лет назад не только человечество, но вообще все наземные виды могли погибнуть от еще более разрушительной силы. 12,9 тысячи лет назад множество людей умерли и миллионы квадратных километров полностью выгорели из-за взрывов в атмосфере и огненного дождя. Как именно наш вид пережил все это?

18 июня
9 минут
Мария Азарова

Шотландские исследователи провели когортный анализ: они сравнили риск госпитализации при заражении индийским и британским штаммами коронавируса, а также определили, кого вариант из Индии поражает чаще всего.

24 мая
23 минуты
Ольга Иванова

«Сексуальную революцию совершили задние сиденья автомобилей», – заявил в свое время американский общественный деятель Джерри Рубин. И ошибся. Раскрепощение нравов происходило задолго до появления машин, причем много раз. Оно напоминает движение маятника. Как и почему вершились «секшал революшнс» и стоим ли мы на пороге нового витка сексуальности или же нас ждет ужесточение морали? Об этом – в нашем материале.

9 июня
4 минуты
Ольга Иванова

Международная команда исследователей изучила геологию и условия существования самого большого моря в истории планеты — Паратетиса.

27 мая
51 минута
Александр Березин

Хотя в прессе много пишут об исключительно редких «побочках» от вакцин, практика показывает, что бояться надо совсем другого. Самым страшным врагом привитого остается... коронавирус. Даже после вакцин Pfizer или Moderna от него иногда умирают — и подобных случаев уже сотни. Разумеется, среди непривитых таких на порядки больше, но погибшим и членам их семей от этого не легче. Еще хуже то, что две из трех российских вакцин, похоже, защищают от ковида намного слабее Pfizer и Moderna. Это довольно странно с учетом того, что третий российский препарат в этом плане не уступает западным аналогам. Почему российские власти финансируют миллионные тиражи слабой вакцины, имея в распоряжении вполне полноценную?

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

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: