В России создали новый материал для натрий-ионных аккумуляторов

ТАСС, 23 октября. Российские ученые синтезировали перспективный материал для натрий-ионных батарей, дешевой альтернативы для литий-ионных аккумуляторов. Об этом сообщила пресс-служба вуза со ссылкой на исследование, которое опубликовал научный журнал Chemistry of Materials.

Литий-ионные аккумуляторы используются практически во всех современных гаджетах. Однако поскольку сырье для них достаточно дорого стоит, а его природные запасы ограничены, ученые ищут альтернативу этой технологии. Одной из подобных альтернативных технологий стали натрий-ионные аккумуляторы. 

Энергетические характеристики у обоих типов накопителей энергии примерно равны, однако сырье для натрий-ионных аккумуляторов почти в сто раз дешевле, чем у литий-ионных. Однако есть и недостатки: размер атома натрия больше, чем у лития, соответственно, натрий-ионный накопитель должен быть на 30-50% больше литий-ионного при той же энергоемкости. 

Тем не менее, ученые все равно ищут новые материалы для подобных аккумуляторов. Ученые из МГУ им. Ломоносова и Сколковского института науки и технологий впервые синтезировали и охарактеризовали электрохимические свойства одного из таких материалов - натрий-ванадиевого пирофосфата β-NaVP₂O₇. Пресс-служба сообщает, что энергоемкость материала всего на 20% меньше, чем у литиевого катодного материала, и значительно выше энергоемкости многих ранее изученных потенциальных натриевых катодных материалов.

Одна из важных характеристик нового электродного материала - это то, что она незначительно, всего на 0,5%, изменяет свой объем во время цикла зарядки и разрядки. Этот параметр со временем влияет на потерю емкости аккумулятора. "Чем меньше меняется объем материала при заряде-разряде, тем дольше он сможет стабильно работать. Множество соединений так и не нашли применение в аккумуляторах из-за значительного изменения в объеме", - объяснил руководитель исследования Олег Дрожжин из МГУ.

Схожими свойствами обладает литий-титановая шпинель, которая оказалась самым стабильным, мощным и безопасным анодным материалом и потому нашла применение в аккумуляторах электрокаров и электробусов.

История вопроса

Стремительное развитие технологии литий-ионных аккумуляторов, появившейся в начале 1990-х годов, произошло в связи с ростом популярности портативной электроники: мобильных телефонов, ноутбуков, планшетов и других гаджетов. Сейчас рынок источников энергии продолжает развиваться благодаря повсеместному внедрению электротранспорта, робототехники, систем хранения и распределения электроэнергии.

За разработку литий-ионных аккумуляторов в 2019 году американец Джон Гуденоф, британец Стэнли Уиттинхэм и японец Акира Ёсино стали лауреатами Нобелевской премии по химии.