Ученые нашли альтернативу литию и кобальту в аккумуляторах
25 марта 2020 года
Исследователи из Центра энергетических наук и технологий "Сколтеха", МГУ и и итальянского исследовательского центра Elettra Sincrotrone создали новый катодный материал на основе фторидофосфата титана, позволивший достичь высоких энергетических показателей и стабильной работы при высоких токах разряда. Статья, посвященная этому исследованию, была опубликована в журнале Nature Communications.
Как поясняет N+1, в большинстве современных аккумуляторов используется литий. В частности, речь идет о литий-металл-фосфатных аккумуляторах, которые превосходят литий-полимерные батареи, используемые в мобильной технике, по размеру и весу, но работают стабильнее и надежнее. Основным недостатком существующей литий-ионной технологии считается высокая цена, а также прогнозы по возможному скорому исчерпанию мировых запасов литий- и кобальтсодержащего сырья.
Любой аккумулятор состоит из катода, анод и соединяющего их электролита. В литиевых батареях ионы лития перетекают с катода на анод при заряде и в обратном направлении при разряде. В "Сколтехе" предложили использовать вместо них ионы калия и изготавливать катод из фторида калий-титан-фосфата (KTiPO4F), который можно легко получать в промышленных масштабах. При этом ранее считалось, что соединения титана не подходят для катодов, так как обладают низким окислительно-восстановительным потенциалом.
Ученые выяснили, что эту проблему можно решить, особым образом "упаковав" молекулы катодного материала на основе титана, фосфорной кислоты, калия и фтора. Последний элемент сыграл ключевую роль в создании замены для кобальта, значительно повысив электрохимический потенциал титана и позволив ему достигнуть тех показателей, которые характерны для катодов классических литий-ионных батарей.
"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. Наше открытие может стать стимулом к поиску и разработке новых уникальных титансодержащих катодных материалов", – прокомментировал исследование один из его авторов, профессор "Сколтеха" Станислав Федотов (цитата по ТАСС).
Авторы исследования рассчитывают, что их работа подтолкнет коллег продолжить эксперименты с соединениями фтора, калия, фосфорной кислоты и титана. Результатом таких экспериментов может стать появление еще более дешевых и надежных катодов для металл-ионных батарей.
Источники править
Любой участник может оформить статью: добавить иллюстрации, викифицировать, заполнить шаблоны и добавить категории.
Любой редактор может снять этот шаблон после оформления и проверки.
Комментарии
Если вы хотите сообщить о проблеме в статье (например, фактическая ошибка и т. д.), пожалуйста, используйте обычную страницу обсуждения.
Комментарии на этой странице могут не соответствовать политике нейтральной точки зрения, однако, пожалуйста, придерживайтесь темы и попытайтесь избежать брани, оскорбительных или подстрекательных комментариев. Попробуйте написать такие комментарии, которые заставят задуматься, будут проницательными или спорными. Цивилизованная дискуссия и вежливый спор делают страницу комментариев дружелюбным местом. Пожалуйста, подумайте об этом.
Несколько советов по оформлению реплик:
- Новые темы начинайте, пожалуйста, снизу.
- Используйте символ звёздочки «*» в начале строки для начала новой темы. Далее пишите свой текст.
- Для ответа в начале строки укажите на одну звёздочку больше, чем в предыдущей реплике.
- Пожалуйста, подписывайте все свои сообщения, используя четыре тильды (~~~~). При предварительном просмотре и сохранении они будут автоматически заменены на ваше имя и дату.
Обращаем ваше внимание, что комментарии не предназначены для размещения ссылок на внешние ресурсы не по теме статьи, которые могут быть удалены или скрыты любым участником. Тем не менее, на странице комментариев вы можете сообщить о статьях в СМИ, которые ссылаются на эту заметку, а также о её обсуждении на сторонних ресурсах.