17 мая
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.
Позавчера, 11:56
Илья Ведмеденко

В КНР испытали монолитный твердотопливный ракетный двигатель, имеющий самую большую тягу в мире. Разработка изделия важна для создания ракет тяжелого класса.

Позавчера, 16:31
Мария Осетрова

Ученые из MIT выяснили, что наш мозг не оптимизирован для того, чтобы искать самый короткий маршрут. Вместо этого он выбирает путь, который точнее всего указывает на конечное направление.

Вчера, 11:03
Александр Березин

Новая работа в авторитетном научном журнале показала, что за восемь месяцев титр антител от мРНК-вакцин падает в десятки раз, а от векторной — на том же аденовирусе, что «Спутник-лайт» — почти не уменьшается вовсе. На сегодня ясно, что снижение уровня антител — главная причина падения защиты от Pfizer с 90% до 47% за полгода. Значит ли это, что страны, поставившие на аденовирусно-векторные вакцины, сделали лучший выбор? И за счет чего они могли опередить такую вроде бы революционную вакцинную платформу, как мРНК? Наконец: действительно ли «Спутник» может повысить риск заражения ВИЧ, как это утверждают медицинские власти ЮАР?

18 октября
Елена Синицкая

На днях израильский ныряльщик обнаружил на дне Средиземного моря у Хоф-ха-Кармель древние предметы, среди которых оказался меч удивительной сохранности. По мнению специалистов Израильского управления древностей, железный меч с клинком около одного метра и 30-сантиметровой рукоятью принадлежал крестоносцу и датируется XII веком.

15 октября
Илья Ведмеденко

Компания General Dynamics Land Systems представила макет наземного робота TRX, который выступит носителем беспилотников-камикадзе. Помимо них, он получил квадрокоптер.

Позавчера, 11:56
Илья Ведмеденко

В КНР испытали монолитный твердотопливный ракетный двигатель, имеющий самую большую тягу в мире. Разработка изделия важна для создания ракет тяжелого класса.

13 октября
Мария Азарова

Анализ образцов крови, взятых у российских космонавтов до и после их полета на МКС, показал, что длительное пребывание в космосе может провоцировать повреждение мозга.

12 октября
Алиса Гаджиева

Две тысячи лет назад многие сооружения строили лучше, чем сегодня.

27 сентября
Мария Азарова

Новое исследование генетиков из Германии и Италии, похоже, помогло найти ответ на вопрос, который занимал ученых свыше двух тысяч лет: откуда взялись этруски?

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: