Источник фото — Атомная энергия 2.0
Мультивалентные металл-ионные аккумуляторы – магний, цинк и алюминий-ионные – отличаются низкой удельной стоимостью хранения энергии. Благодаря этому они могут стать более дешевой альтернативой литий-ионным батареям, которые, к тому же, подвержены риску возгорания. Однако внедрение металл-ионных аккумуляторов осложнено отсутствием ионных проводников, которые играют роль как электродов, так и твердых электролитов (веществ, в которых электропроводность обусловлена высокой подвижностью ионов).
Чтобы найти вещество, которое можно было использовать в качестве ионных проводников, ученые из Самарского государственного университета проанализировали свыше полутора тысяч химических соединений. Авторы исследования на первом этапе рассчитали для каждого элемента ряд характеристик, в том числе величину свободного кристаллического пространства (которое может обеспечивать проводимость электрического тока) и коэффициент диффузии (скорость перемещения ионов между областями с высокой и низкой концентрацией). В результате ученые отобрали 16 соединений, который могут быть эффективными ионными проводниками.
Среди отобранных соединений ученые выявили новый класс кристаллических материалов, которые обладают особенно высокой катионной проводимостью. Эти вещества относятся к структурному классу La3CuSiS7, и их ионная проводимость в 10-100 раз выше аналогов.
«Результаты нашей работы помогут ускорить разработку аккумуляторов нового поколения. С помощью теоретических методов мы смогли найти новые перспективные материалы. Наша следующая цель — синтезировать и экспериментально подтвердить характеристики найденных веществ, после чего можно будет собрать прототип аккумулятора», – цитирует Самарский государственный технический университет руководителя исследования, кандидата физико-математических наук Артема Кабанова.
