В обычном литий-ионном аккумуляторе два электрода: один отдает электроны, другой принимает. Материал катода (принимающего электрода) играет важнейшую роль в работе батареи. В современных аккумуляторах для смартфонов и электромобилей часто используют оксид лития-кобальта — эффективный, но дорогой и не всегда экологичный материал. Исследователи ищут ему замену на основе более доступных элементов.
Сахалинские ученые создали материал для аккумуляторов будущего
Ученые Сахалинского государственного университета совместно с коллегами из ДВФУ и Кольского научного центра РАН разработали метод получения материала для твердотопливных батарей. Это материал на основе дешевых железа и цинка. Он может использоваться в катодах твердотельных батарей — перспективной технологии, которая должна прийти на смену современным литий-ионным аккумуляторам с жидким электролитом.
Freepik
Российские ученые применили для синтеза феррита цинка (ZnFe₂O₄) золь-гель метод. Материал получился с однородной структурой и высокой ионной проводимостью.
Золь-гель синтез позволяет контролировать структуру материала на молекулярном уровне. Сначала готовится раствор (золь) с равномерно распределенными компонентами, затем он превращается в гель, который после прокаливания дает кристаллический материал. Такой подход важен для твердотельных батарей, где ионы должны двигаться не через жидкость, а через твердое вещество — для этого нужна особая упорядоченная структура с минимумом дефектов. Работа опубликована в журнале Journal of Composites Science.
«Феррит цинка, полученный золь-гель методом, демонстрирует проводимость, превосходящую теоретические ожидания, что делает его исключительно перспективным для применения в твердотельных батареях будущего», — отмечает Олег Шичалин, руководитель проекта, заведующий лабораторией «Электрохимические источники для возобновляемой энергетики» СахГУ.
Твердотельные батареи считаются более безопасными, чем обычные литий-ионные: в них нет горючего жидкого электролита. Использование железа и цинка вместо дорогого кобальта может снизить стоимость производства.