Gazeta.ru на рабочем столе
для быстрого доступа
Установить
Не сейчас

Ученые повысили электрохимический потенциал титана

Российские ученые создали электродный материал на основе фторидофосфата титана, электрохимический потенциал которого превосходит большинство известных ранее титановых соединений почти в два раза. Невысокая цена и доступность этого вещества позволят создавать на его основе эффективные и безопасные аккумуляторы для электромобилей и систем хранения энергии. Работа опубликована в журнале Nature Communications. Исследование поддержано Президентской программой исследовательских проектов Российского научного фонда.

Бурный рост числа электромобилей, развитие интеллектуальных энергосетей и планы по строительству масштабных стационарных систем накопления электроэнергии подталкивают ученых к разработке экономически обоснованных, надежных и эффективных аккумуляторов из доступного сырья. Энергоемкость и долговечность современного аккумулятора напрямую зависит от состава и структуры материала положительного электрода — катода. С химической точки зрения катод в большинстве случаев представляет собой оксид лития и кобальта.

Природные запасы лития достаточно сильно ограничены, имеются не во всех регионах планеты и скоро могут иссякнуть. Поэтому сейчас отчетливо обозначена тенденция перехода от него к другим, более распространенным, щелочным металлам, позволяющим сохранить архитектуру аккумулятора, среди которых значительное внимание уделяют калию. Кобальт же является весьма дорогим и токсичным металлом, серьезно осложняющим процесс переработки и утилизации отработавших аккумуляторов. Поэтому ученые активно ищут альтернативу и ему, что особенно актуально для производства крупногабаритных металл-ионных аккумуляторов.

Одним из кандидатов на замену кобальта может стать титан. Он занимает десятое место в списке самых распространенных элементов в земной коре, к тому же недорогой и безопасный. За счет этого он мог бы быть крайне привлекательным с коммерческой точки зрения. Однако большинство известных соединений титана могут обеспечить лишь относительно небольшой электродный потенциал (до 2 В). Поэтому их всегда рассматривали исключительно в качестве материалов отрицательного электрода — анодов.

Российские ученые из Сколтеха совместно с коллегами с химического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова смогли создать перспективный катодный материал на основе фторидофосфата титана, KTiPO4F, для нового поколения калий-ионных аккумуляторов. Материал был получен из порошка металлического титана и смеси фосфатов и фторида калия в процессе низкотемпературного гидротермального синтеза. Ученые проанализировали электрохимические свойства нового титанового соединения. Его электродный потенциал превзошел известные ранее почти в два раза и достиг 3,6 В. После этого с помощью квантово-химических вычислений авторы исследования показали, что в будущем этот показатель можно поднять сильнее. Более того, материал является крайне устойчивым к температурам при нагреве вплоть до 600 °C и не теряет емкость на протяжении большого числа циклов заряда и разряда при высокой нагрузке.

«Материалы на основе титана ранее воспринимались исключительно как анодные из-за своего низкого потенциала. Созданный нами катодный материал, который обладает весьма высоким потенциалом, достигающим 3,6 В, опровергает этот стереотип. Полученные результаты могут стать стимулом к разработке новых титансодержащих катодных материалов с уникальными электрохимическими характеристиками, что повлечет за собой создание доступных и недорогих металл-ионных аккумуляторов с конкурентными энергетическими показателями. С социально-экономической точки зрения такие аккумуляторы смогут обеспечить устойчивое развитие электротранспорта, повсеместное внедрение систем накопления и хранения энергии, создание «умных» энергосетей и в перспективе переход к ресурсосберегающей, зеленой экономике», — прокомментировал руководитель проекта Станислав Федотов, кандидат химических наук, профессор Сколтеха.

Поделиться:
Новости и материалы
Власти Новокаховского округа: все 10 населенных пунктов региона постоянно обстреливают ВСУ
В Херсонской области заявили о намерениях судить причастных к террору, развернутому Киевом
Гол Кравцова и ассист Панарина не спасли «Рейнджерс» от проигрыша «Оттаве» в матче НХЛ
Пригожин рассказал о «стиле работы» ЧВК «Вагнер»
Игрок сборной Швейцарии объяснил, почему надел футболку с фамилией героя Косово после матча с Сербией
Глава ЕБРР: Японии нужно активно участвовать в восстановлении инфраструктуры Украины
Отоларинголог рассказал о последствиях переохлаждения
G7 и Австралия не исключили корректировку предельной цены российской нефти
РИА Новости: «Акации» уничтожили позиции украинской артиллерии на запорожском направлении
Камерун стал первой африканской сборной, обыгравшей Бразилию на ЧМ
Экономист перечислила платежи по ЖКХ, от которых можно отказаться
Аналитик объяснил, почему евро внезапно подорожало
Российский нападающий «Рейнджерс» Кравцов забросил первую шайбу в сезоне НХЛ
СК начал проверку в связи с гибелью работника при обрушении породы на руднике в Забайкалье
Экс-замглавы МЧС РФ: удары по энергообъектам Украины не угрожают взрывами на АЭС
США представили новый стратегический бомбардировщик B-21 Raider
РИА Новости: польский спецназ прибыл в Марганец для поиска жителей, помогающих России
Юрист рассказала, как россиянам должны оплачивать работу в праздники
Все новости
Найдена ошибка?
Закрыть