Как новый материал изменит будущее литий-ионных аккумуляторов

Сотрудники Казанского федерального университета (КФУ) провели экспертизу нового материала, который может стать ключевым элементом для производства литий-ионных аккумуляторов нового поколения. Согласно заявлению университета, такой материал отличается высоким уровнем безопасности, длительным сроком службы и обещающей эффективностью для энергетики России. Исследуемый материал представляет собой ковалентный триазиновый каркас, дополненный атомами кремния и фтора.

«Ковалентные триазиновые каркасы демонстрируют большой потенциал в качестве основы для электродов литий-ионных аккумуляторов благодаря своей высокой пористости и отличной химической и термической стабильности. Однако их недостаточная электрическая проводимость затрудняет достижения высоких электрохимических характеристик, что и требует поиска более совершенных материалов. Материал, предложенный учеными Казанского университета, интересен для применения в анодах современных литий-ионных батарей», .

По словам казанских исследователей, ковалентные триазиновые каркасы обладают многими преимуществами по сравнению с другими материалами, используемыми в аккумуляторах. Они легче, экологически чистые и чем-то лучшими с точки зрения стоимости при производстве.

Ведущий научный сотрудник НИЛ Ирина Гумарова отметила, что применение этого материала станет важным этапом в совершенствовании литий-ионных аккумуляторов, которые находят широкое применение в различных отраслях.

«В рамках исследования мы применили один из наиболее распространенных методов — метод функционала плотности. Мы проанализировали механическую и термодинамическую стабильности структуры, а также исследовали различные энергетические характеристики материала, включая прочность, теоретическую емкость и уровень диффундирования», .

Во время исследований, проведённых учеными, было установлено, что ковалентный триазиновый каркас, дополненный кремнием и фтором, демонстрирует высокие показатели ёмкости даже во время механических и термических воздействий. Он также показал значительную стабильность во время циклов зарядки и разрядки. Учёные отметили высокую термическую ёмкость материала, составляющую 462 мАч/г, в то время как у графена — лишь 372 мАч/г.

«Этот монослой демонстрирует хорошую совместимость с ионами лития, что способствует надежной работе батареи. Ионы лития легко проникают на поверхность монослоя, что обеспечивает высокие скорости зарядки и разрядки аккумулятора», .