Литий-ионные аккумуляторы ─ один из «китов» современной цивилизации. Они встроены в компьютеры, бытовую технику, дроны, электромобили. С каждым годом наша зависимость от таких приборов увеличивается. Сделать их более мощными, ёмкими, экономичными ─ задача, над которой работают сибирские учёные.
В основе катода ─ основного элемента аккумулятора ─ оксиды металлов. Чем меньше эти частицы, тем лучше, доказывают сибиряки. Особым методом их размалывают до нано-песчинок, смешивают, активируют. У вещества с новой структурой появляются другие действующие соединения.
«Обычно в катодных материалах активным является металл. Нам удалось добиться включения неметаллов ─ кислорода. За счёт этого мы получаем увеличенную ёмкость», ─ поясняет научный сотрудник Института химии твёрдого тела и механохимии СО РАН Дарья Семыкина.
Насколько мощным станет аккумулятор, как быстро катод будет терять заряд и сможет ли работать на морозе? Свои идеи учёные проверяют на опытных образцах, так называемых ячейках, исследуют их электрохимические свойства, рабочее напряжение, ёмкость. Процесс называется циклирование. Это непрерывные циклы заряда-разряда. По сути это напоминает то, что мы делаем каждый день, когда мы заряжаем и в ходе эксплуатации разряжаем наши телефоны.
«Ячейки примечательны тем, что мы можем исследовать материал после циклирования и делать выводы по модернизации или по изменению эксперимента», ─ рассказывает младший научный сотрудник Института химии твёрдого тела и механохимии СО РАН Александр Шиндров.
В планах учёных ─ сработать на опережение. Литий, от которого тотально зависит человечество, в обозримом будущем закончится. Сырьё ─ в дефиците и ежегодно дорожает.
«Поэтому на смену ему приходят другие аккумуляторы. Первыми из них являются натрий-ионные, и мы этим тоже занимаемся. Мы пытаемся показать нашим промышленникам необходимость производить такие аккумуляторы», ─ сообщила руководитель группы Института химии твёрдого тела и механохимии СО РАН Нина Косова.
Появились поводы для гордости: ёмкость созданных в новосибирской лаборатории катодов в два раза выше известных. То есть аккумуляторы могут служить в два раза дольше. Это уже неплохо, но учёные считают, что можно добиться более впечатляющего результата. Исследования продлятся четыре года.
Грант РНФ выполняется с участием сотрудников Сколтеха, Центра электронной микроскопии, Международного научно-исследовательского центра по теоретическому материаловедению (г. Самара).
