Российские учёные разгадали принципы работы перспективного материала для аккумуляторов с быстрой зарядкой

Учёные из «Сколтеха» и МГУ установили механизмы хранения заряда в недавно открытом материале тетрааминобензоле никеля (NiBTA). Этот новый анодный материал может справиться с высокими токовыми нагрузками и обладает высокой энергоёмкостью, что найдёт применение, прежде всего, в аккумуляторах с быстрой зарядкой. До сих пор исследователи не имели чёткой картины происходящих в NiBTA процессов, но работа российских физиков закрыла этот вопрос.

Источник изображения: «Сколтех»

Работа российских учёных удостоилась публикации в журнале Chemical Science. В перспективе исследование поможет проложить курс к созданию передовых аккумуляторов с высокой скоростью заряда. Такие аккумуляторы нужны для множества применений, включая электромобили, для владельцев которых «остро стоят риски несвоевременного разряда машин в дороге», как сказано в пресс-релизе «Сколтеха».

Анодные материалы современных аккумуляторов либо не подходят для надёжной работы в условиях быстрого заряда, либо дают невысокую энергоёмкость. Это повод искать новые материалы, одним из которых может стать координационный полимер на основе никеля и тетрааминобензола. С NiBTA работали многие группы учёных, но однозначного вывода о поведении этого материала никто сделать не смог, поскольку данные были слишком неоднозначными.

В новой работе учёные из «Сколтеха» скомбинировали передовые методы, чтобы получить представление о поведении NiBTA в литиевых, натриевых и калиевых аккумуляторах.

«Красота этой работы в том, что в ней сведены воедино разнообразные методики, как экспериментальные, так и теоретические, — рассказывает первый автор работы профессор Сколтеха Роман Капаев. — Это помогло получить достоверные результаты, так как каждый метод позволяет увидеть лишь часть картины. Среди прочего мы использовали рентгеновскую дифракцию и спектроскопию комбинационного рассеяния в режимах operando, что позволило в деталях проследить за структурными изменениями внутри аккумуляторов. Мы первые, кто применил такой скрупулёзный подход к этому классу соединений. Эта работа проливает свет на электрохимию координационных полимеров, которые могут быть полезными для множества приложений».