В вузе создали материалы для аккумуляторов нового поколения

Для поиска перспективных соединений ученые разработали гибридный метод

Дефицит и дороговизна лития заставляют мировую науку искать альтернативы. Сотрудники кафедры «Общая и неорганическая химия», научные сотрудники Международного научно-исследовательского центра по теоретическому материаловедению (МНИЦТМ) Политеха разрабатывают проводящие материалы для натрий-, цинк- и магний-ионных аккумуляторов. Они не менее эффективны литиевых, но в десятки раз дешевле. Результаты последних исследований опубликованы в высокорейтинговых научных изданиях – Journal of Alloys and Compounds, Journal of Physics and Chemistry of Solids, Journal of solid state chemistry и Computational materials science. Работы проводятся при поддержке грантов РНФ (проекты
№ 25-73-10052 и № 25-73-20115).

Политеховцы разработали гибридный метод поиска перспективных соединений. Он совмещает глубинный анализ структуры и электронных свойств материала со статистическим моделированием Монте-Карло. Сначала ученые на суперкомпьютере хаотично перебирают варианты замены атомов, чтобы при заданной температуре отыскать самую энергетически выгодную перестановку, а затем подтверждают расчеты физическими опытами. Недавно коллектив теоретически спрогнозировал и экспериментально апробировал многообещающие магний- и натрий-проводящие материалы, в том числе были подтверждены высокопроводящие свойства Na2NbOF5.

– Мы работаем с магнием, цинком и натрием, потому что ресурсы этих элементов в природе пока не истощены, – поясняет доцент кафедры, старший научный сотрудник лаборатории кристаллохимии и дизайна кристаллов МНИЦТМ Политеха Елизавета Морхова. – Натрий и цинк считаются наиболее перспективными. В Китае и Великобритании уже разрабатывают и даже внедряют натриевые аккумуляторы. Но это первые попытки коммерциализации натрий-ионных аккумуляторов. Поиски материала для еще большей их эффективной работы продолжаются.

Развитие постлитиевых аккумуляторов указано в дорожной карте развития высокотехнологичной области «Системы накопления электроэнергии» на период до 2030 года.