Ученые Самарского политеха нашли новый класс материалов для создания безопасных аккумуляторов

Ученые из СамГТУ нашли новый класс материалов, который сможет ускорить разработку более безопасных в эксплуатации аккумуляторов для гаджетов, беспилотников и электромобилей. Более того, такие накопители энергии будут значительно дешевле существующих литий-ионных. Речь идет о мультивалентных металл-ионных батареях, для которых ученые подобрали 16 наиболее подходящих соединений. Эксперты уверены, что проделанные исследования существенно облегчают работу экспериментаторов по поиску новых материалов, однако необходима проверка на практике.

Мобильные телефоны и ноутбуки, беспилотные аппараты и электромобили — всё это стало возможным благодаря появлению литий-ионных аккумуляторов. Но запасы лития в земной коре не бесконечны, что приводит к постепенному удорожанию сырья, а кроме того, аккумуляторы литий-ионного типа имеют ряд серьезных недостатков — например, они плохо работают на холоде и склонны к возгоранию. Поэтому ученые ищут более дешевые, надежные и мощные источники энергии.

Одна из возможных альтернатив — мультивалентные металл-ионные аккумуляторы, например, магний-, цинк- или алюминий-ионные. Такие накопители привлекают внимание исследователей благодаря низкой удельной стоимости хранения энергии, что делает их перспективными для электротранспорта и систем возобновляемой энергетики. Однако сегодня развитие мультивалентных металл-ионных аккумуляторов сдерживается из-за отсутствия ключевых элементов таких накопителей — ионных проводников.

Ученые из Самарского государственного технического университета совместно с коллегами проанализировали свыше 1,5 тыс. химических соединений. Они пропустили материалы через систему теоретических фильтров, работающую по принципу «от простого к сложному». Для каждого вещества химики рассчитали определенные характеристики. В итоге они отобрали 16 соединений, которые могут быть эффективными ионными проводниками.

Среди отобранных веществ ученые выявили новый класс кристаллических материалов, которые обладают особенно высокой катионной проводимостью (способностью проводить электрический ток).

«Результаты нашей работы помогут ускорить разработку аккумуляторов нового поколения. С помощью теоретических методов мы смогли найти новые перспективные материалы. Наша следующая цель — синтезировать и экспериментально подтвердить характеристики найденных веществ, после чего можно будет собрать прототип», — рассказал руководитель гранта Российского научного фонда (РНФ), старший научный сотрудник Международного научно-исследовательского центра по теоретическому материаловедению (МНИЦТМ) СамГТУ Артем Кабанов.

В работе также были задействованы специалисты из Физического института им. П.Н. Лебедева РАН (Москва), Самарского государственного медицинского университета и Фрайбергской горной академии (Германия), сообщает пресс-служба СамГТУ.

Фото Зарины Беркимбаевой