Ученые нашли способ сделать батареи дешевле и мощнее

Российские ученые вместе с коллегами из Израиля и Австралии получили материалы на основе восстановленного оксида графена и сульфида сурьмы и испытаны в качестве анода В калий-ионный аккумулятор является перспективным аналогом, используемого в настоящее время литий-ионные. Результаты работы, поддержанной грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованной в журнале журнале материалы химии.

Сегодня мы не можем представить свою жизнь без смартфонов, ноутбуков и других гаджетов, работающих без подключения к электросети и питается от литий-ионных батарей. Количество устройств растет с каждым годом, кроме того, требуется более энергоемких источников энергии, что позволит им работать дольше без подзарядки. Однако, запасы лития в земной коре уменьшаются, и в конце жизни батареи используются неэффективно. Это приводит к постепенному увеличению стоимости литиевого сырья. Развитие альтернативных аналогов на основе, например, натрия и калия поможет создавать более дешевые и более мощные источники энергии. Преимущество калий-ионных аккумуляторов является высокая проводимость калий-содержащих электролитов, но сейчас эти источники энергии находятся на стадии лабораторных исследований.

Основные компоненты металла-ионный батареи являются два электрода (катод и анод), разделенных пористым сепаратором. Во время эксплуатации аккумулятора, катионы лития, натрия или калия получают из анодного материала для материала катода через электролит, который заполняет батареи. Во время зарядки происходит обратный процесс.

Электродные материалы емкость, и, в конечном счете, из всей батареи зависит от количества ионов металлов, которые могут обратимо присоединять и отдавать материалы анода и катода. В литий-ионных аккумуляторах в качестве анода, графит часто используется из-за его свойство обратимо включать лития между слоями углерода. Калия, как литий, в отличие от натрия, также взаимодействует с графитовым анодом, но в данный момент, является поиск материалов, которые обладают высокой электрохимической емкости и стабильности при повторных циклах заряд-разряд.

В ходе исследования ученые получили новый материал на основе сульфида сурьмы и восстановленного оксида графена и исследование его свойств в качестве анода В калий-ионный аккумулятор. Материал был получен методом перекись, ранее разработанной в лаборатории пероксидных соединений и материалов на их основе Институт общей и неорганической химии имени Н. С. Курнакова РАН (Москва). Метод самоорганизующихся равномерного осаждения частиц peroxocomplexes сурьмы на поверхности листьев оксида графена из раствора пероксида. После обработки материала с сульфидом водорода и последующей термообработке образуется Кристалл сульфида сурьмы на поверхности подложки. Результаты электрохимических исследований показали возможность использования материала в качестве анода В калий-ионный аккумулятор.

"Полученный материал показал более высокие значения удельной емкости по сравнению с другими анодами из сульфидов фосфора, кобальта, олова и сурьмы, и более чем 650 мАч/г. энергия графита, который является перспективным, в три раза меньше. Благодаря этому, мы можем предположить, что синтезированные материалы могут быть использованы при создании перспективных батарей", — сказал руководитель проекта грант РНФ Петр Приходченко, доктор химических наук, руководитель лаборатории пероксидных соединений и материалов на основе их физико-химических (Москва).

Результаты исследования показали, что калий-ионных аккумуляторов с анодом на основе сульфида сурьмы и восстановленного оксида графена имеют более высокую энергоемкость, чем считалось ранее. Следующим шагом может быть тестирование прототипов новых источников энергии с различной концентрацией полученного материала.

Категория: Наука