Сибирские ученые синтезировали материал для «начинки» натрий-ионных аккумуляторов

Таким образов ученые СО РАН нашли альтернативу литий-ионным аккумуляторам. Именно на них сегодня работает практически вся портативная электроника и бытовая техника. Такие электрохимические элементы быстро заряжаются, обладают высокой энергоемкостью и долго служат. Но литий – это дорогой и редкий металл, а его производство неэкологично.

Специалисты Института неорганической химии им. А. В. Николаева СО РАН синтезируют функциональные материалы для создания аккумуляторов нового поколения и совместно с коллегами из Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) изучают их свойства. Сейчас научная группа исследует характеристики гибридного материала из дисульфида молибдена и графена, который перспективен в качестве анодной части натрий-ионных аккумуляторов. Исследования показали, что синтезированный материал обладает хорошей стабильностью и достаточной энергоемкостью, то есть основные параметры качества батареек остаются на высоком уровне.

«Натрий – довольно дешев, по сравнению с литием, и он более распространен, – рассказывает старший научный сотрудник лаборатории физикохимии наноматериалов ИНХ СО РАН кандидат физико-математических наук Анастасия Федоренко. – Поэтому во всем мире сегодня внимание переключено на создание материалов, которые бы хорошо работали в натрий-ионных аккумуляторах – отвечали за повышение стабильности их работы и хорошую энергетическую емкость. В нашей лаборатории мы разрабатываем наноструктурированные функциональные материалы с интересующими нас свойствами, в том числе для электрохимических применений».

Задача исследователей состоит в том, чтобы путем «точечных» замен или «удаления» атомов химических элементов в синтезируемом материале, задавать ему такие характеристики, которые позволят ионам натрия эффективно с ним взаимодействовать. «Мы можем убрать атом серы или молибдена из материала, и у нас появятся пустые места, так называемые “вакансии”, – объясняет Анастасия Федоренко. – В них мы помещаем атомы других химических элементов, например, азота, никеля, селена или кобальта. Любые наши действия будут изменять реакционную активность и электропроводность материала, влияя таким образом на его функциональные характеристики».

Уже на данном этапе исследований ученым удалось показать, что синтезируемый материал обладает хорошей стабильностью в течение более 1200 циклов заряда и разряда аккумулятора и достаточной энергоемкостью (440 мАч/г при плотности тока 0.1 A/г).