Учёные разгадали принципы работы перспективного материала для быстрозаряжаемых аккумуляторов

Исследователи из Сколтеха вместе с коллегами из МГУ установили механизмы хранения заряда для NiBTA — недавно открытого материала, который может привести к созданию передовых аккумуляторов с высокой скоростью заряда. Их работа опубликована в журнале Chemical Science.

Быстрозаряжаемые аккумуляторы нужны для множества приложений, включая электромобили, для владельцев которых остро стоят риски несвоевременного разряда машин в дороге. Однако анодные материалы современных аккумуляторов либо не подходят для надёжной работы в условиях быстрого заряда, либо дают невысокую энергоёмкость. Это мотивирует учёных искать новые материалы, которые обладают повышенной ёмкостью и могут безопасно работать при высокой скорости заряда.

Недавно исследователи представили NiBTA — новый перспективный анодный материал, представляющий из себя координационный полимер на основе никеля и тетрааминобензола. Однако оставалось непонятным, каким образом NiBTA заряжается и разряжается в аккумуляторах. Разные научные группы предлагали совершенно разные механизмы, главным образом из-за того, что данные были слишком неоднозначными, чтобы сделать надёжные выводы. 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».