В Новосибирске разработали устойчивые к морозам аккумуляторы

НОВОСИБИРСК, 29 октября. /ТАСС/. Материалы для литий- и натрий-ионных аккумуляторов, которые позволят сделать аккумуляторы устойчивыми к перепадам температур и низким температурам, разработали ученые в Новосибирске. Об этом сообщило официальное издание Сибирского отделения Российской академии наук (СО РАН) "Наука в Сибири".

"Сейчас мы проводим исследования до -20 градусов Цельсия, но планируем спускаться и ниже. Проект начали полгода назад и постепенно испытываем материалы при все более низкой температуре", - рассказала научный сотрудник Института неорганической химии им. А. В. Николаева СО РАН Анна Ворфоломеева.

Несмотря на популярность литий-ионных аккумуляторов, в их производстве есть существенный недостаток - высокая стоимость лития. Создать натрий-ионный аккумулятор дешевле. При этом принцип работы батарей одинаковый. Материалами катода (положительно заряженного электрода) являются соединения на основе лития и натрия - кобальтат лития, литий-марганцевая шпинель, литий-феррофосфат. Материалом анода (отрицательно заряженного электрода) обычно является графит, который демонстрирует высокую совместимость с литием. Ионы лития легко входят в структуру между слоями графита, происходит так называемая интеркаляция. Однако для натрий-ионных аккумуляторов графит по свойствам не подходит. Поэтому ученые начали разработку новых анодных материалов.

По словам Ворфоломеевой, задачей специалистов стал подбор материала, который был бы эффективен и в литий-, и в натрий-ионных аккумуляторах. Наибольший потенциал проявил дисульфид молибдена. При использовании в литий-ионных аккумуляторах значения составили 1 000 миллиампер-час, в натрий-ионных показатель достиг 400. Ученые разработали методику синтеза, при котором происходит быстрое нагревание вещества до заданной температуры, что позволяет получить материалы с увеличенным расстоянием между слоями. В результате становится возможна интеркаляция ионов.

Сейчас ученые рассматривают варианты создания металла с углеродной компонентой с проводимостью и стабильностью электродного материала. Также специалисты изучают возможность создания дефектов: вакансии (отсутствие атома в узле кристаллической решетки), либо внедрение атомов, отличных от молибдена и серы. В таком случае станет возможно увеличить и электронную проводимость, и емкость.

Сначала ученые тестируют новый материал при комнатной температуре, после чего поэтапно снижают температуру до -20 градусов Цельсия. Во время испытаний специалисты варьировали составы электролитов, что позволило сохранять емкость на высоком уровне и в литий-, и в натрий-ионных аккумуляторах. От 25 до -20 градусов Цельсия емкость сохранялась на уровне 80% в литий-ионных и на уровне 60% - в натрий-ионных. При этом батарея работала стабильно. В дальнейшем разработчики намерены протестировать материалы при еще более низкой температуре.