11,8 тыс подписчиков
В МГУ изучили механизм уменьшения емкости Na-ионных аккумуляторов
Коллектив сотрудников кафедр радиохимии и электрохимии химического факультета МГУ совместно с учеными из Сколтеха исследовал новое соединение для катода в натрий-ионных аккумуляторах. Полученные данные позволяют описать механизм работы катода и создать материалы для нового типа более доступных батарей. Результаты работы опубликованы в журнале Chemistry of Materials.
В каждом портативном электронном устройстве есть аккумулятор, который необходимо многократно заряжать. Самый популярный тип батарей – литий-ионные. Их преимуществами являются высокая плотность заряда и безопасность для окружающей среды. Однако количество лития для производства ограничено, а его цена – нестабильна. Поэтому задача ученых и технологов – найти новые доступные материалы. Одно из решений – замена лития на более дешевый натрий в материале катода.
Принцип работы при этом не меняется: ионы щелочного металла находятся между плоскостями соединения со слоистым строением, а в процессе заряда батареи покидают структуру и движутся к аноду; при разрядке батареи ионы возвращаются к катоду, встраиваясь в межслоевое пространство. Материал для натриевого электрода схож по составу с литиевым. Как правило, для изготовления катодов используют смешанные соли или оксиды металлов, однако наиболее перспективными считаются структуры с несколькими различными металлами. Одно из таких соединений, обладающее составом NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2, было изучено исследовательской группой.
С помощью метода абсорбционной спектроскопии рентгеновского поглощения (XAS) ученые выяснили, какие изменения происходят в структуре соединения в цикле заряда-разряда катода.
Так, первым на выход натрия из структуры реагирует никель, что делает его самым активным металлом в этом соединении. Кроме того, ученым удалось узнать причину уменьшения емкости аккумулятора с позиции структурных изменений. Поэтому одной из задач исследователей в будущем является поиск способов предотвращения деградации катода.
1 минута
16 февраля 2024