Сотрудники Казанского федерального университета (КФУ) изучили свойства нового материала, который может стать одним из ключевых компонентов для создания литий-ионных аккумуляторных батарей нового поколения. Как сообщили в учебном учреждении, такой материал отличается безопасностью, долговечностью и перспективностью для энергетической отрасли России. Речь идет о ковалентном триазиновом каркасе, допированном атомами кремния и фтора.
«Ковалентные триазиновые каркасы считаются перспективной основой для электродов литий-ионных аккумуляторов из-за их большой пористости, хорошей химической и термической стабильности, однако их низкая электрическая проводимость приводит к плохим электрохимическим характеристикам, поэтому ведется поиск более совершенных соединений. Предложенный учеными Казанского университета материал интересен в использовании в качестве анодного электрода в современных перезаряжаемых литий-ионных батареях», — рассказали в пресс-службе Минобрнауки РФ.
По словам казанских физиков, ковалентные триазиновые каркасы имеют ряд преимуществ перед другими материалами, которые используются в аккумуляторных батареях. Они более лёгкие, экологически безопасные и более дешёвые в плане синтеза.
Ведущий научный сотрудник НИЛ Ирина Гумарова пояснила — использование подобного материала станет следующим шагом на пути совершенствования литий-ионных аккумуляторов, которые широко используются в самых разных отраслях.
«Для изучения данного материала мы воспользовались одним из наиболее широко используемых и универсальных методов — методом функционала плотности. Нами проанализированы механическая и термодинамическая стабильность структуры и исследованы различные энергетические характеристики соединения, такие как прочность, теоретическая емкость, энергия адсорбции, уровень диффундирования», — приводит пресс-служба слова ученого.
В ходе исследования предложенного учёными ковалентного триазинового каркаса, допированного атомами кремния и фтора, удалось выяснить, что такой материал обеспечивает высокие ёмкостные характеристики при механическом и термическом воздействиях. А вот в процессе зарядки-разрядки материал похвастается стабильностью в работе. Также учёные рассказали о высокой термической ёмкости в 462 мАч/г. К сравнению, данный показатель у графена, который сейчас используется в производстве аккумуляторных батарей, составляет лишь 372 мАч/г.
«Данный монослой хорошо взаимодействует с ионами лития, что обеспечивает надежность работы батареи, а ионы лития имеют низкие диффузионные барьеры на поверхности монослоя, что позволяет достигать больших скоростей в процессе зарядки и разрядки батареи», — рассказала аспирантка Института физики КФУ Айгуль Шамсиева.
