Российские учёные обнаружили перспективные химические соединения для аккумуляторов будущего

Группа химиков обнаружила новый тип материалов, который поможет ускорить разработку аккумуляторов с мультивалентными металлическими ионами.

В отличие от литий-ионных аккумуляторов, эти новые энергетические накопители будут безопаснее в использовании и гораздо более доступны по цене. Вместо дефицитного лития они будут использовать соединения магния, цинка и даже алюминия.

Этот проект был руководим Артемом Кабановым, кандидатом физико-математических наук и старшим научным сотрудником Международного научно-исследовательского центра по теоретическому материаловедению (МНИЦТМ) СамГТУ.

Помимо учёных из Самарского государственного технического университета, поиском занимались исследователи из Физического института имени П.Н. Лебедева РАН, Самарского государственного медицинского университета и Фрайбергской горной академии. Результаты работы были опубликованы в журнале Physical Chemistry Chemical Physics.
Использование магния, цинка или алюминия вместо лития в ионных соединениях серьезно снизило бы стоимость хранения энергии. Это могло бы способствовать развитию электротранспорта и возобновляемой энергетики.
Однако, прогресс в разработке металл-ионных аккумуляторов затрудняется отсутствием важных компонентов, таких как электроды и электролиты с высокой ионной проводимостью. Группа Кабанова провела поиск таких перспективных соединений, анализируя свыше 1,5 тысячи химических соединений. Исследуемые материалы были отобраны с помощью системы теоретических фильтров, основанной на принципе "от простого к сложному". Ученые вычислили характеристики свободного кристаллического пространства, энергию активации диффузии ионов, коэффициент диффузии и проводимость для каждого соединения. В результате было выбрано 16 соединений, которые могут быть эффективными ионными проводниками.

Был обнаружен новый класс кристаллических материалов с высокой катионной проводимостью среди отобранных соединений. Эти вещества принадлежат к структурному классу La3CuSiS7 и имеют ионную проводимость, превышающую аналоги в 10-100 раз.

"Наши исследования помогут ускорить разработку нового поколения аккумуляторов. С использованием теоретических методов мы смогли найти новые перспективные материалы. Наша следующая задача - синтезировать и экспериментально подтвердить характеристики найденных веществ, после чего мы сможем создать прототип аккумулятора", - говорят исследователи.

Источник и фото: 3dnews.ru