Созданы недорогие, высокоэнергетические "батареи из соли": как они работают
![Неупорядоченный катод из каменной соли батарея и катод из каменной соли](https://focus.ua/static/storage/thumbs/920x465/5/4d/0154bbe0-ecfe19adf2938e9dbde2baff0ddb24d5.jpeg?v=6564_1)
Исследователи создали новый класс частично неупорядоченных катодов из каменной соли, интегрированных с полианионами.
Массачусетский технологический институт (MIT) использовал так называемую неупорядоченную каменную соль в качестве катодного материала для литий-ионных батарей. Она явилась ключом к созданию недорогих, высокоэнергетических накопителей для разных устройств: от смартфонов до электромобилей и возобновляемых источников энергии, пишет interestingengineering.com.
Исследователи создали новый класс частично неупорядоченных катодов из каменной соли, интегрированных с полианионами. Их назвали неупорядоченной каменной соль-полианионной шпинелью, или DRXPS.
Обычно в катодных материалах существует компромисс между плотностью энергии и стабильностью при циклировании, однако ученые попытались выйти за рамки, разработав новые химические составы катода. Это семейство материалов имеет высокую плотность энергии и хорошую стабильность при циклировании, так как объединяет два основных типа катодных материалов, каменную соль (не путать с поваренной солью — ред.) и полианионный оливин.
Важно, что новое семейство материалов в основном состоит из марганца. Этот распространенный на Земле элемент значительно дешевле никеля и кобальта, которые обычно используются в катодах сегодня. Марганец как минимум в 5 раз дешевле никеля и примерно в 30 раз дешевле кобальта.
Новое исследование решает одну из основных проблем, с которой сталкиваются неупорядоченные катоды из каменной соли — подвижность кислорода. Хотя эти материалы давно известны тем, что обладают очень высокой емкостью — до 350 миллиампер-часов на грамм — по сравнению с традиционными катодными материалами, которые обычно имеют емкость от 190 до 200 миллиампер-часов на грамм, они не очень стабильны.
Высокая емкость частично обеспечивается окислительно-восстановительным потенциалом кислорода, который активируется, когда катод заряжается до высокого напряжения. Но когда это происходит, кислород становится подвижным, что приводит к реакциям с электролитом и деградации материала, в конечном итоге делая его фактически бесполезным после длительного цикла. Чтобы преодолеть эти проблемы, ученые добавили еще один элемент — фосфор, действующий как клей, удерживающий кислород на месте для смягчения деградации. Из-за фосфора образовались так называемые полианионы с соседними атомами кислорода. Это позволило остановить транспортировку кислорода и получить хорошую стабильность.
Качество энергии повысилось. Чем выше напряжение на ячейку, тем меньше нужно подключать их последовательно в аккумуляторе, и тем проще становится система управления батареей.
Ранее мы писали о том, какие смартфоны бренда Samsung дольше всего держат заряд батареи. Samsung Galaxy S23 Ultra, Galaxy A15 LTE, Galaxy M51, Galaxy S23+, Galaxy A72 вошли в пятерку лучших телефонов с производительными аккумуляторами.