Ученые из МГУ синтезировали новый материал для натрий-ионных аккумуляторов, стоимость которого в 100 раз ниже литий-ионных аналогов. Натрий-ванадиевый пирофосфат показал уникальные электрохимические свойства.
Батареи на основе карбоната натрия намного дешевле литий-ионных, но больше размером на 30-50% при одинаковой энергоемкости. Натриевый аккумулятор дешевле из-за использования недорогого и легкого алюминия вместо меди.
Проблему больших габаритов химики решили с помощью исследования структуры, ранее описанной для крупных щелочных катионов — калия, рубидия и цезия. Натрий-ванадиевый пирофосфат обладает энергоемкостью 420 Вт·ч/кг. Это всего на 20% меньше показателя катодного материала LiCoO2 на основе лития. До исследования российских ученых рекордная энергоемкость натриевой батареи составляла 400 Вт·ч/кг.
Вторым достижением химиков стало крайне малое изменение объема при заряде-разряде – всего 0,5%. По этому показателю натрий-ванадиевый пирофосфат приблизился к самому стабильному материалу, который широко используется в аккумуляторах электромобилей – литий-титановой шпинели.
Ученым из МГУ еще предстоит работа по улучшению электрохимических свойств соединения, после которых натрий-ионный аккумулятор сможет вытеснить широко применяющиеся в смартфонах, ноутбуках, бытовой технике и электромобилях литий-ионные аналоги.
Изучение химических свойств новых соединений непрерывно ведется по всему миру. Недавно в Германии ученые открыли новую стабильную форму плутония.
текст: Илья Бауэр