Главная / Новости / Отрасли ТЭК / Новый натрий-содержащий оксид – перспективный катодный материал для натрий-ионных аккумуляторов

Новости


10:23, 23 Января 21
Электроэнергетическая Россия
Новый натрий-содержащий оксид – перспективный катодный материал для натрий-ионных аккумуляторов

Новый натрий-содержащий оксид – перспективный катодный материал для натрий-ионных аккумуляторов Ученые Сколтеха и их коллеги из Франции, США, Швейцарии и Австралии синтезировали и изучили свойства нового перспективного катодного материала для натрий-ионных аккумуляторов, которые в будущем смогут стать дополнением к их литий-ионным аналогам или даже прийти им на смену.

Сегодня литий-ионные аккумуляторы не только широко используются в бытовой электронике, но и являются движущим фактором развития электрического транспорта. Однако мировые запасы лития весьма ограничены, а технологии его добычи экологически небезопасны, поэтому ученые и инженеры во всем мире уже давно заняты поиском других, более эффективных, надежных и экономичных решений в области хранения электроэнергии.
 
Одно из таких альтернативных решений — технология натрий-ионных аккумуляторов. Значительно большие запасы натрия по сравнению с литием позволяют существенно снизить экономические издержки при его добыче и переработке, что приводит к уменьшению цены конечного устройства - аккумулятора. Тем не менее, разработчикам пока не удалось создать натрий-ионный аккумулятор с достаточно высокой плотностью энергии и стабильностью работы. В настоящее время в лабораториях по всему миру ведутся работы, направленные на создание новых катодных материалов на основе натрия с оптимальными составом и структурой. 
 
Директор Центра энергетических технологий (CEST) Сколтеха профессор Артем Абакумов и аспирант Анатолий Морозов вошли в состав международной группы ученых, которая исследовала запатентованное компанией Рено соединение Na(Li1/3Mn2/3)O2. В ходе исследования было показано, что оно является перспективным катодным материалом благодаря высокой удельной плотности энергии, отсутствия падения рабочего напряжения при длительном циклировании и устойчивости к воздействию влаги.
 
«Мы провели целый комплекс исследований различными передовыми методами просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ), используя оборудование нашего Центра коллективного пользования «Визуализация высокого разрешения». Мы изучили кристаллическую структуру соединения Na(Li1/3Mn2/3)O2 методом электронной дифракции и выполнили её прямую визуализацию при помощи сканирующей ПЭМ с атомным разрешением. Кроме того, мы провели анализ строения Na(Li1/3Mn2/3)O2 в различных степенях заряда с помощью ПЭМ и проследили, как меняется его кристаллическая структура в процессе электрохимического циклирования», − отмечает Анатолий Морозов.
 
В частности, исследователи обнаружили, что обратимая (разрядная) емкость нового соединения составляет 190 мАч/г – это относительно высокое значение для катодных материалов натрий-ионных аккумуляторов. Более того, по словам Морозова данные значения разрядной ёмкости сохраняются на протяжении большого количества циклов заряда/разряда, а сам материал устойчив к воздействию влаги, что не характерно для подобных соединений. «Также при продолжительном электрохимическом циклировании у соединения Na(Li1/3Mn2/3)O2 не наблюдалось значительного снижения рабочего напряжения, что является главным недостатком аналогичных слоистых катодных материалов с повышенным содержанием лития», −поясняет Морозов.
 
Однако помимо преимуществ, описанных выше, Na(Li1/3Mn2/3)O2 имеет один недостаток − большое значение гистерезиса напряжения в процессе заряда и разряда аккумулятора, что приводит к снижению энергоэффективности катодного материала и может стать препятствием на этапе коммерческого внедрения. «Мы полагаем, что появление гистерезиса напряжения связано с миграцией марганца в процессе работы аккумулятора. Это означает, что в будущем для решения этой проблемы необходимо будет разработать модель упорядочения катионов и найти способ управлять этим процессом», − добавляет Морозов.
 
«В своей работе исследователи использовали установленный в ЦКП электронный микроскоп Titan Themis Z, с помощью которого можно визуализировать отдельные атомы в кристаллической решетке материала, исследовать его структуру, а также взаимосвязи между структурой и свойствами материала. Однако для получения серьезных научных результатов даже самого современного оборудования недостаточно: мы считаем, что главный секрет успеха кроется в высоком профессиональном уровне исследователей, студентов и аспирантов Сколтеха, работающих в нашем ЦКП, поэтому мы вкладываем много сил и средств в их профессиональное развитие.
 
Директор CEST профессор Абакумов одновременно является научным руководителем нашего ЦКП, что способствует активному сотрудничеству между командой ЦКП и учеными Сколтеха и обеспечивает нашему институту значительные конкурентные преимущества при выполнении сложных научно-исследовательских проектов и разработке уникальных технологий», − отмечает директор ЦКП «Визуализация высокого разрешения» Ярослава Шахова.
 
В исследовании также приняли участие специалисты Коллеж де Франс, Университета Сорбонны, компании Рено, Сети электрохимического хранения энергии (RS2E), Орлеанского университета, Университета По и региона Адур и Университета Монпелье (Франция);Национальной лаборатории им. Э. Лоуренса в Беркли и Университета Иллинойса в Чикаго (США); Института Пауля Шеррера (Швейцария); Сиднейского университета, Австралийского центра по исследованию рассеивания нейтронного и рентгеновского излучения и Организации по ядерной науке и технике Австралии.
 


Все новости за сегодня (18)
06:38, 29 Марта 24

Уралхиммаш отгрузил оборудование для котлов Краснодарской ТЭЦ

дальше..
06:37, 29 Марта 24

Белоярская АЭС отправила на утилизацию более 500 тонн металла в 2023 году

дальше..
06:34, 29 Марта 24

Студенты НГТУ НЭТИ вышли в полуфинал инженерного чемпионата CASE-IN

дальше..
06:31, 29 Марта 24

В Кугарчинском районе Республики Башкортостан проложен межпоселковый газопровод

дальше..
06:27, 29 Марта 24

МЭС Востока расчистят более 11 тысяч гектаров просек магистральных ЛЭП в Дальневосточном регионе

дальше..
05:49, 29 Марта 24

Топ-менеджер «Росатома» Геннадий Сахаров арестован по делу о взятке

дальше..
05:39, 29 Марта 24

В Чувашии введен в эксплуатацию газопровод в деревне Вторые Вурманкасы

дальше..
05:36, 29 Марта 24

РусГидро рекультивирует Силинский карьер с использованием золы Артемовской ТЭЦ

дальше..
05:34, 29 Марта 24

Росатом получил Гран-при кадровой премии «Хрустальная пирамида»

дальше..
05:30, 29 Марта 24

«РН-Няганьнефтегаз» за 5 лет высадил 2 млн деревьев на площади 500 га

дальше..
05:25, 29 Марта 24

МЭС Юга обновят разъединители на высоковольтных подстанциях Кубани

дальше..
05:14, 29 Марта 24

В Карелии подключено к сетевому газу первое домовладение в селе Видлица

дальше..
05:06, 29 Марта 24

Сахалинская ГРЭС-2 и Южно-Сахалинская ТЭЦ-1 готовы к прохождению паводка

дальше..
00:50, 29 Марта 24

Ворота в океан: 53 года назад во Врангеле стартовала Всесоюзная ударная комсомольская стройка

дальше..
00:39, 29 Марта 24

17 теплых сказок для культурного диалога

дальше..
00:30, 29 Марта 24

Вкус воздуха на АЗС

дальше..
00:24, 29 Марта 24

Электроэнергетический дивизион Росатома направил 6,232 млрд рублей на охрану окружающей среды

дальше..
00:18, 29 Марта 24

В «МЭИ» проходит II Всероссийская научно-практическая конференция «Непорожневские чтения»

дальше..
 

Поздравляем!
Сибирский химический комбинат отмечает свое 75-летие Сибирский химический комбинат отмечает свое 75-летие

26 марта 1949 года Советом министров СССР принято решение о строительстве Зауральского машиностроительного завода (Комбинат 816, п/я 129, п/я 153, п/я В-2994, Сибирский химический комбинат - СХК). Строительство основных заводов началось в 1951 году.



О проекте Размещение рекламы на портале Баннеры и логотипы "Energyland.info"
Яндекс цитирования         Яндекс.Метрика