«Коммерсантъ Наука» уже писал о том, что в лаборатории процессов в химических источниках тока ИФХЭ РАН за счёт применения совершенно новых функциональных материалов ‒ нановолокон германия и наностержней фосфида германия ‒ были созданы литий-ионные аккумуляторы с повышенной ёмкостью и сохраняющие работоспособность при экстремально низких температурах.
Последние два десятилетия во всём мире интенсивно ведутся разработки устройств так называемой «пост-литий-ионной эпохи», главным представителем которой является натрий-ионный аккумулятор. Широкомасштабное производство натрий-ионных аккумуляторов только-только зарождается, но в лаборатории процессов в химических источниках тока ИФХЭ РАН уже задумались о новых электрохимических системах для таких аккумуляторов. При этом учитывается опыт, накопленный при разработках литиевых систем: оказалось, что фосфид германия способен так же внедрять натрий, как и литий.
Исследователи установили, что для внедрения натрия больше подходит не простой фосфид германия, а фосфид германия-кобальта, который можно получать по сходной технологии электролизом водного раствора. Наностержни из фосфида германия-кобальта имеют ёмкость по внедрению натрия 425 мАч/г, что почти в полтора раза превышает ёмкость используемого сейчас твёрдого углерода. В качестве активных материалов положительного электрода были выбраны ванадофосфат натрия, допированный железом [Na3V1.9Fe0.1(PO4)3] и ферроманганофосфат натрия [NaFe0.5Mn0.5PO4], причём электрохимические характеристики первого материала оказались несколько лучше.
Лабораторные макеты, собранные по новым электрохимическим системам, показали хорошую циклическую стабильность и имели удельную энергию 165‒170 Втч/кг, что превышает удельную энергию обычных натрий-ионных аккумуляторов с отрицательным электродом из твёрдого углерода.
Работа признана одной из наиболее интересных работ секции «Электрохимия» при Учёном совете ИФХЭ РАН в 2023 году. Исследование поддержано Российским научным фондом (проект № 21-13-00160).
По материалам: T.L. Kulova, I.M. Gavrilin, A.M. Skundin, E.V. Kovtushenko, and Yu.O. Kudryashova. New Electrochemical Systems for Sodium-Ion Batteries. Russian Journal of Physical Chemistry A. — 2024.— V. 98 — No. 4. — P. 771–776. DOI: 10.1134/S0036024424040150
Материал подготовлен: Александр Мордухаевич Скундин / доктор химических наук, профессор, главный научный сотрудник лаборатории процессов в химических источниках тока ИФХЭ РАН
В других источниках:
Сетевое издание Naked Science. Новости ИФХЭ РАН 08/04/2024